目前數(shù)控機(jī)床位置精度的檢驗(yàn)通常采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2或國家標(biāo)準(zhǔn)GB10931-89等。同一臺機(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,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。對于這二者的測定和補(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)給傳動鏈上驅(qū)動部件(如伺服電動機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動機(jī)等)的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動傳動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)動轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動時形成反向偏差,通常也稱反向間隙或失動量。對于采用半閉環(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)動時,反向偏差會影響插補(bǔ)運(yùn)動的精度,若偏差過大就會造成“圓不夠圓,方不夠方”的情形;而在G00快速定位運(yùn)動中,反向偏差影響機(jī)床的定位精度,使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。同時,隨著設(shè)備投入運(yùn)行時間的增長,反向偏差還會隨因磨損造成運(yùn)動副間隙的逐漸增大而增加,因此需要定期對機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測定和補(bǔ)償。
反向偏差的測定方法:在所測量坐標(biāo)軸的行程內(nèi),預(yù)先向正向或反向移動一個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指令值,使之移動一段距離,然后再往相反方向移動相同的距離,測量停止位置與基準(zhǔn)位置之差。在靠近行程的中點(diǎn)及兩端的三個位置分別進(jìn)行多次測定(一般為七次),求出各個位置上的平均值,以所得平均值中的最大值為反向偏差測量值。在測量時一定要先移動一段距離,否則不能得到正確的反向偏差值。
測量直線運(yùn)動軸的反向偏差時,測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)行測量。當(dāng)采用千分表或百分表進(jìn)行測量時,需要注意的是表座和表?xiàng)U不要伸出過高過長,因?yàn)闇y量時由于懸臂較長,表座易受力移動,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)測量,則能使測量過程變得更便捷更精確。
例如,在三坐標(biāo)立式機(jī)床上測量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)行測量:
N10 G91 G01 X50 F1000;工作臺右移
N20 X-50;工作臺左移,消除傳動間隙
N30 G04 X5;暫停以便觀察
N40 Z50;Z軸抬高讓開
N50 X-50:工作臺左移
N60 X50:工作臺右移復(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,在工作臺不同的運(yùn)行速度下所測出的結(jié)果會有所不同。一般情況下,低速的測出值要比高速的大,特別是在機(jī)床軸負(fù)荷和運(yùn)動阻力較大時。低速運(yùn)動時工作臺運(yùn)動速度較低,不易發(fā)生過沖超程(相對“反向間隙”),因此測出值較大;在高速時,由于工作臺速度較高,容易發(fā)生過沖超程,測得值偏小。
回轉(zhuǎn)運(yùn)動軸反向偏差量的測量方法與直線軸相同,只是用于檢測的儀器不同而已。
1. 反向偏差的補(bǔ)償
國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床,定位精度有不少>0.02mm,但沒有補(bǔ)償功能。對這類機(jī)床,在某些場合下,可用編程法實(shí)現(xiàn)單向定位,清除反向間隙,在機(jī)械部分不變的情況下,只要低速單向定位到達(dá)插補(bǔ)起始點(diǎn),然后再開始插補(bǔ)加工。插補(bǔ)進(jìn)給中遇反向時,給反向間隙值再正式插補(bǔ),即可提高插補(bǔ)加工的精度,基本上可以保證零件<
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