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如何提高數(shù)控機(jī)床的精度？（上）
閱讀：70 發(fā)布時(shí)間：2021-12-22
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為新一代工作母機(jī)，在機(jī)械制造中已得到廣泛的應(yīng)用，精密加工技術(shù)的迅速發(fā)展和零件加工精度的不斷提高，對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度也提出了更高的要求。盡管用戶在選購(gòu)數(shù)控機(jī)床時(shí)，都十分看重機(jī)床的位置精度，特別是各軸的定位精度和重復(fù)定位精度。但是這些使用中的數(shù)控機(jī)床精度到底如何呢？ 大量統(tǒng)計(jì)資料表明：65.7%以上的新機(jī)床，安裝時(shí)都不符合其技術(shù)指標(biāo)；90%使用中的數(shù)控機(jī)床處于失準(zhǔn)工作狀態(tài)。因此，對(duì)機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)機(jī)床精度進(jìn)行經(jīng)常的測(cè)試是非常必要的，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，提高零件加工精度。
目前數(shù)控機(jī)床位置精度的檢驗(yàn)通常采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO230-2或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10931-89等。同一臺(tái)機(jī)床，由于采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，所得到的位置精度也不相同，因此在選擇數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)時(shí)，也要注意它所采用的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控機(jī)床的位置標(biāo)準(zhǔn)通常指各數(shù)控軸的反向偏差和定位精度。對(duì)于這二者的測(cè)定和補(bǔ)償是提高加工精度的必要途徑。
一、反向偏差
在數(shù)控機(jī)床上，由于各坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標(biāo)軸在由正向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動(dòng)量。對(duì)于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，反向偏差的存在就會(huì)影響到機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，從而影響產(chǎn)品的加工精度。如在G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，反向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，若偏差過(guò)大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方"的情形；而在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響機(jī)床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。同時(shí)，隨著設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，反向偏差還會(huì)隨因磨損造成運(yùn)動(dòng)副間隙的逐漸增大而增加，因此需要定期對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償。
【反向偏差的測(cè)定】
反向偏差的測(cè)定方法：在所測(cè)量坐標(biāo)軸的行程內(nèi)，預(yù)先向正向或反向移動(dòng)一個(gè)距離并以此停止位置為基準(zhǔn)，再在同一方向給予一定移動(dòng)指令值，使之移動(dòng)一段距離，然后再往相反方向移動(dòng)相同的距離，測(cè)量停止位置與基準(zhǔn)位置之差。在靠近行程的中點(diǎn)及兩端的三個(gè)位置分別進(jìn)行多次測(cè)定（一般為七次），求出各個(gè)位置上的平均值，以所得平均值中的值為反向偏差測(cè)量值。在測(cè)量時(shí)一定要先移動(dòng)一段距離，否則不能得到正確的反向偏差值。
測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)軸的反向偏差時(shí)，測(cè)量工具通常采有千分表或百分表，若條件允許，可使用雙頻激光干涉儀進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)采用千分表或百分表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要注意的是表座和表?xiàng)U不要伸出過(guò)高過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闇y(cè)量時(shí)由于懸臂較長(zhǎng)，表座易受力移動(dòng)，造成計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，補(bǔ)償值也就不真實(shí)了。若采用編程法實(shí)現(xiàn)測(cè)量，則能使測(cè)量過(guò)程變得更便捷更精確。
例如，在三坐標(biāo)立式機(jī)床上測(cè)量X軸的反向偏差，可先將表壓住主軸的圓柱表面，然后運(yùn)行如下程序進(jìn)行測(cè)量：
N10 G91 G01 X50 F1000；工作臺(tái)右移
N20 X－50；工作臺(tái)左移，消除傳動(dòng)間隙
N30 G04 X5；暫停以便觀察
N40 Z50；Z軸抬高讓開(kāi)
N50 X-50：工作臺(tái)左移
N60 X50：工作臺(tái)右移復(fù)位
N70 Z-50：Z軸復(fù)位
N80 G04 X5：暫停以便觀察
N90 M99；
需要注意的是，在工作臺(tái)不同的運(yùn)行速度下所測(cè)出的結(jié)果會(huì)有所不同。一般情況下，低速的測(cè)出值要比高速的大，特別是在機(jī)床軸負(fù)荷和運(yùn)動(dòng)阻力較大時(shí)。低速運(yùn)動(dòng)時(shí)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較低，不易發(fā)生過(guò)沖超程（相對(duì)“反向間隙"），因此測(cè)出值較大；在高速時(shí)，由于工作臺(tái)速度較高，容易發(fā)生過(guò)沖超程，測(cè)得值偏小。
回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸反向偏差量的測(cè)量方法與直線軸相同，只是用于檢測(cè)的儀器不同而已。