数控机床几何误差的检测

数控机床几何误差的检测

作者：宋越超

来源：《中国科技博览》2016年第03期

[摘要]能否发挥数控机床的高性能和获得良好的效益，关键取决于它的可靠性和加工精度。当前为保证机床的精度，普遍采用误差补偿技术，本文针对误差补偿技术中的误差检测技术展开了一系列研究。

[关键词]误差检测；几何误差；数控机床

中图分类号：P123.2+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0100-01

1.数控机床误差分类

采用误差补偿的方法来提高数控机床的加工精度，为此必须先准确地检测出数控机床的几何误差，通过分析误差了解机床误差变化的规律，然后对其进行针对性的补偿。

机床精度的高低是以机床误差的大小来衡量的。按照机床误差的产生条件不同、产生根源不同或者性质不同机床误差可以有很多种分类方法：

（1）按产生条件分：

根据机床误差的产生条件不同，机床误差可以分为：

a.静态误差：是在不加工情况下机床的误差，它包括机床的几何精度和制造精度两项内容。

b.准静态误差：它也主要由机床本身的制造精度决定。准静态误差是指其在给定的条件下，能够在一定时期内基本保持不变或变化缓慢的误差。

c.动态误差：是指机床在实际切削加工条件下所产生的误差，它不仅与机床的原始制造精度有关，还与加工时的环境条件和具体的工艺系统有关。

（2）按产生根源分：

根据机床误差的产生根源不同，机床误差可以分为：

a.几何误差：机床的原始制造、装配缺陷等造成的机床误差。

b.热误差：机床温度变化引起热变形所造成的机床误差。

c.力误差：机床受力引起变形所造成的机床误差。

d.振动误差：机床加工时振动引起的误差。

e.控制误差：机床的控制系统性能造成的机床误差。

f.检测误差：检测系统的性能、测量精度等造成的机床误差。

不同误差源对数控机床的加工精度影响程度是不一样的，其影响程度分配如表1.1所示：

2 误差测量实验方案的设计

2.1 目前几种误差检测方法介绍

目前几何误差的检测方法主要有两类：单项误差直接测量法和综合误差测量参数辨识法。

单项误差参数直接测量法。选用合适的测量仪器，对机床多项几何误差直接单项测量。在实际检测中在需要更换测量仪器或测量附件，使得随机误差的影响加大；而且这种方法检测效率低，因此限制了这种方法的应用范围。

综合误差测量参数辨识法。对机床空间特定点的空间位置误差进行测量，通过数学辨识模型实现误差参数分离，这种方法往往测量仪器简单，效率高，操作方便。

2.2 数控机床几何误差的检测

2.2.1实验仪器技术指标

美国光动公司2l世纪初推出了新产品MCV-500激光多普勒干涉测量系统。该系统技术先进，软件功能完善，配备了灵敏度和精度很高的温度、气压、湿度传感器环境自动补偿装置，使激光多普勒干涉仪的测量稳定性等技术指标大大提高。在温度为50C～380C、气压范围750mpa～1 150mpa、相对湿度0%～95%的工作环境中，激光多普勒干涉仪的频率精度可达士1.0ppm，分辨率可达0.01μm。

本次检测的对象为VMC系列数控立式加工中心，设定检测范围为

1200mm×600mm×600mm。

2.2.2工作台X向线位移误差的测定

X向线位移误差测试装置如图2.2所示，测量结果见下表2.1所示。

结论

本文在研究了基于激光多普勒干涉仪的几何误差测试方法，该法测量步骤少，测量路线容易对光，操作简单，数据同步性好；通过对检测数据进行处理（22线法辨识），可以得出三个轴方向的所有21项几何误差值，为后续的空间误差研究提供了原始数据来源。

参考文献

[1] 刘焕牢，李曦，李斌，等.数控机床几何误差和误差补偿关键技术.机械工程师，2003，1：16～18.