数控机床的螺距误差检测及补偿

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1、数控机床的螺距误差检测及补偿王春海张增良（北华航天工业学院机械工程系，河北廊坊065000）摘要本文介绍了数控机床的螺距误差补偿原理和基于激光干涉仪的螺距误差测量系统，并且讨论了在螺距误差测量中所出现的问题和解决方案，最后介绍了螺距误差补偿的适用范围。关键词数控机床螺距误差检测补偿中图分类号：TP274+.2文献标识码：ACNCTool’sScrewPitchErrorMeasureandCompensateWangchun-hai,Zhangzengliang,huangwei(NorthChinaInstituteofAeros

2、paceEngineering,LangfangHebei,065000China)Abstract:ThispaperintroducesaprincipletocompensatethescrewpitcherrorprocessedinCNCmachinetools,aswellasasystemtomeasurethescrewpitcherrorbasedonlaserinterferometer.Apartfromthat,theproblemsandsolutionswhichmaybemetinmeasuringth

3、escrewpitcherrorarealsopresented,andatlast,thescopeinwhichthecompensationmethodcanbeusedindiscussed.Keywords:CNCmachinetools,screwpitcherror,measure,compensation1.前言随着加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高，对数控机床的精度提出了更高的要求。定位误差是影响数控机床加工精度、产生加工误差的主要因素。因此，对数控机床的定位精度进行检测和补偿是保证加工质量的有效途径。本文

4、就是基于上述思想，利用激光干涉仪进行螺距误差测量，通过螺距误差补偿对数控机床进行精度补偿，使定位精度得到显著提高。2.数控机床螺距误差补偿原理图1螺距误差补偿原理在机床坐标系中，在直线轴运动行程内将测量行程等分为若干段（在本文中每10mm为一个测量行程；也可根据机床实际工作情况，在常用位置段减小步距，适当增加检测点；为进行双向螺距误差补偿须多次从正反两个方向趋近目标位置，一般至少3次），测量出各目标位置Pi的平均位置偏差↑和↓，把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，如图1所示；指令要求该坐标轴运动到目标位置Pi，目标实际的运

5、动位置是Pij，由于该点的实际平均位置偏差为↑和↓；将该值填入数控系统的螺距误差补偿表中，则数控系统在计算时会自动将目标位置的平均位置偏差叠加到插补指令上，实际的位置是：Pij↑=Pi+↑和Pij↓=Pi+↓，使误差部分抵消，实现螺距误差的补偿。3.数控机床螺距误差检测系统图2数控机床螺距误差检测系统数控机床螺距误差检测系统如图2所示。该系统由数控机床、激光干涉仪、误差测量接口、计算机和打印机等部分组成；数控机床是误差补偿对象、激光干涉仪用于测量误差、计算机是系统的核心、误差测量接口用于连接计算机与激光干涉仪、误差数据通过打印机输出

6、。4.螺距误差检测及补偿实例下面以某加工中心的X轴螺距误差检测及补偿为例介绍螺距误差检测及补偿过程（该轴的行程为1000mm）。①首先将该机床的X轴螺距误差参数设置为零；②然后启动直线坐标轴自动回机械原点程序，使直线坐标轴回机械原点；③用相对编程编制一段程序，选取步距为10mm，用工进速度，每按一次运行键，直线坐标轴就移动10mm（一个步距），读取激光干涉仪显示的数据并记录在表1中；④重复③，直至全行程；⑤然后进行反行程测量，记录下相应数据在表1中；⑥重复②~⑤；至少三次循环；⑦求出每一点的算术平均值，再换算成误差补偿值。⑧打开数控

7、系统螺距误差补偿界面，将检测处理好的补偿数据填入，确认后存储。图3数控机床定位误差曲线按上述方法重新检测,误差应明显减小，若还未达到技术要求，可再次作误差检测与补偿，一般说来有三次就能达到满意的结果。补偿前后误差曲线如图3所示。补偿前Ｘ轴定位误差曲线为Ａ，最大误差为59.4μｍ，经过补偿后，其Ｘ轴定位误差曲线为Ｂ，最大误差为4.2μｍ。在工作中有时也存在这种情况，当分析重复多次检测结果时发现在相同检测点误差变动较大，剔除结果中的坏值后仍变动较大，这时候应着手检查机床装配质量，包括导轨副、滚珠丝杠副、联轴节、台面等精度，只有这些基础精

8、度保证质量，重复定位精度达到要求后才能谈及误差补偿的问题，否则会造成紊乱。表1实验数据记录与数据处理结果实机床型号测试坐标X测试员王春海验记录机床编号98021101测试温度25℃测试日期2005.5.22目标点012……989910