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龍門五面加工中心數(shù)控精度恢復(fù)探索實施
閱讀：215 發(fā)布時間：2020-8-111 背景介紹
數(shù)控機床做為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強的自動化加工設(shè)備，已經(jīng)成為機械行業(yè)*的現(xiàn)代化技術(shù)裝置。數(shù)控機床的數(shù)控精度是影響其高精度性能的一個重要方面，因而也是數(shù)控機床確保加工過程中精度的一個重要項目。
公司 08 年購買的 TKA57200X400 型數(shù)控龍門五面加工中心，自安裝投入生產(chǎn)后一直未進行數(shù)控精度的檢測工作，無法滿足高精度產(chǎn)品加工，經(jīng)過對加工的工藝、程序、刀具、加工方法等進行了分析均沒有問題，這就充分說明是機床的定位精度不能滿足導(dǎo)致。
因此，針對次機床的精度問題，我們對機床各軸的傳動機械機構(gòu)進行了檢查，在排除機械傳動部位正常后，用大理石平尺對幾何精度（床身水平、平行度、垂直度等）進行檢測調(diào)整，后用激光干涉儀對數(shù)控精度進行檢測、補償、調(diào)整，終使機床各項精度達到合格證允差范圍內(nèi)，并滿足工件的加工要求。
2 實施過程
2.1 精度超差原因分析
TK57200 龍門五面加工中心各軸傳動是由伺服電機連接絲杠通過絲母進行傳動的，經(jīng)過多年的使用，機床的幾何精度超差，需要通過利用數(shù)控系統(tǒng)的補償功能來提升機床精度和性能。
然而補償這項工作應(yīng)該是在機床幾何精度（床身水平、平行度、垂直度等）調(diào)整完成后且滿足補償所允許的范圍內(nèi)進行的，以此減少幾何精度對定位精度的影響。
2.2 幾何精度檢測調(diào)整
2.2.1 床身平面度調(diào)試
X 軸兩床身，先粗調(diào)主床身，如圖 1 所示，在床身上橫向放置兩等高平尺，在兩等高平尺上縱向放一平尺，通過墊鐵使主床身兩條導(dǎo)軌兩端放置成水平，水平儀橫向按
a、b、c、d 和縱向 e、f 的位置上，以相鄰兩墊鐵為跨度，一跨一跨的往前測量，直到整條床身調(diào)試完成。粗調(diào)完成后放置 24 小時，以便于引力釋放，然后同同樣的方法精調(diào)，完成平面度的調(diào)整。
2.2.2 立柱、橫梁幾何精度的調(diào)試
立柱垂直度調(diào)整：將大理石平尺平放在工作臺上，在XY 平面內(nèi)檢查兩立柱的垂直。將角尺轉(zhuǎn) 1800 重新檢查， 這樣便于消除角尺本身可能存在的誤差，調(diào)整時松開連接梁，調(diào)整完畢后配制調(diào)整墊，用螺栓緊固。
調(diào)整兩立柱的精度：將大理石角尺垂直放在工作臺上，調(diào)整其在水平狀態(tài)。大理石角尺放在與立柱相近的地方。調(diào)整時注意不要造成兩立柱產(chǎn)生扭曲。
調(diào)整橫梁幾何精度：在進行橫梁姿態(tài)和直線度檢查之前，必須確保橫梁平衡系統(tǒng)的工作完好，橫梁平衡要保證在整個寬度上控制在 0.01mm 之內(nèi)。
圖 1 床身平面度調(diào)試
2.2.3 橫梁與X 軸的平行度
可以使角尺的垂直面與 X 軸平行，測得直角尺的另一直角邊與橫梁 Y 軸平行度，通過 Y 軸運動可使其前后移動到合理內(nèi)。
2.3 軸機械傳動部位檢查，消除機械間隙、滾珠絲桿副間隙
檢查各軸傳動部件，特別是絲杠兩端背冒松緊度、軸承運行情況，本次在檢查 Y 軸絲杠兩端軸承時發(fā)現(xiàn)軸承保持架損壞，對此將兩端軸承全部進行了更換。另外對滾珠絲杠螺母副進行檢查，通過雙螺母結(jié)構(gòu)進行消除間隙，在施加預(yù)緊后看傳動是否平穩(wěn)、運行中是否產(chǎn)生爬行形象。
2.4 螺距誤差補償
利用激光干涉儀，通過激光器系統(tǒng)來比較軸位置上的數(shù)顯讀數(shù)與激光器系統(tǒng)測量的實際位置，測量線性定位精度和重復(fù)定位精度。 若結(jié)果不符合，進行補償分析，然后將分析得出的數(shù)據(jù)再補償?shù)较到y(tǒng)中進行測量，如此循環(huán)， 直到得出的結(jié)果合格為止，整體按以下步驟進行：
①補償前的參數(shù)設(shè)定；
②補償前的準備工作；
③設(shè)定補償參數(shù)和編寫程序；
④測量和補償數(shù)據(jù)。
2.4.1 測量
圖 2 補償前反向間隙測量圖
圖 3 補償后的測量圖
圖 4 經(jīng)過補償后的測量圖
數(shù)控精度標準定位精度、重復(fù)定位精度和反向間隙。從參考點開始向各點逐點快速移動可以檢測出定位精度。運行到負向末點，調(diào)頭返回逐點移動檢測出反向間隙。不間斷反復(fù)檢測 5 次可檢測出比較準確的重復(fù)定位精度。如圖 2，未經(jīng)補償前，Y 軸反向間隙 0.035mm。
2.4.2 反向間隙補償
得出第一次測量的圖形和數(shù)據(jù)后，進行反向間隙補償，綜合定位精度等因素考慮，快速移動時取中間值
0.03mm，即補償為 30μm，因此分別設(shè)置 851‘=30 和
852’=30。補償后結(jié)果如 3 所示，Y 軸實測反向間隙為
0.14 mm。
2.4.3 螺距誤差補償
補償完反向間隙后，進行螺距誤差補償，根據(jù)測量結(jié)果會得出一組相應(yīng)的補償數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)控補償后測量結(jié)果見圖 4 所示，Y 軸的定位精度為 0.02mm，重復(fù)定位精度
0.15 mm，反向間隙 0.005mm，其中反向間隙在反復(fù)測量后，在進行螺距補償過程中，根據(jù)系統(tǒng)分析得出的補償值和反向間隙，對前面的反向間隙補償再次進行覆蓋，當(dāng)定位精度和重復(fù)精度精度全部補償合格后，反向間隙值也達到狀態(tài)，此時該軸的數(shù)控精度全部合格，滿足加工要求。
3 結(jié)論
結(jié)合 TK57200 龍門五面加工中心數(shù)控精度恢復(fù)，從中總結(jié)出同類數(shù)控機床的精度恢復(fù)，需要對各軸機械故障進行排除，傳動機構(gòu)的機械間隙消除，幾何精度整體檢測調(diào)整，在確保以上全部無問題后，利用雷尼紹激光干涉儀器進行了反向間隙和螺距補償工作，終確保了機床數(shù)控精度滿足生產(chǎn)加工工藝的精度要求。