数控系统精度控制方法

4. 机械传动部分的受力变形
由于负载的变化(包括切削力、摩擦力以及加减速过程中的 惯性力等)会引起弹性变形量的变化，造成移动部件的定位 误差以及反向时的失动量。
5. 机械进给部分的热变形
数控机床由于机动时间长，由摩擦温升引起的热变形常是 定位误差的主要组成部分。其中由丝杠和螺母相对运动摩 擦引起的温升使丝杠产生的热伸长常会严重影响定位精度。
数控机床 位置精度检测与补偿
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内容安排
I. 数控机床精度介绍 II. 激光干涉仪介绍 III.实例讲解
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一、数控机床的精度
数控机床正在向高精度化方向发展， 数控机床精度的提高日益为人们所重视。 本课主要介绍数控机床的精度标准和提 高数控机床精度措施的基本概念。并重 点介绍数控机床的精度检测项目和评定 方法。
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1.1.2 数控机床精度的主要检测项目
1. 几何精度
机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的 形状精度和相对位置精度。它对工件的加工精度有直接影 响，因而是衡量机床质量的基本指标。几何精度通常在运 动部件不动或低速运动的条件下检查，其中主要包括：
(1) 导轨的直线度 (2) 导轨或主要运动部件运动基准间的相对位置精度 (3) 主轴的回转精度
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8.2.3 数控机床定位精度的评定
按国家标准GBl0931—89“数字控制机床位置精度的评定方法” 的规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项：
轴线的重复定位精度R； 轴线的定位精度A； 轴线的反向差值B。
检测时，在各坐标轴上选择若干测点，在每个测点位置上，使 移动部件按正、反两个方向移动趋近。测定定位误差。 用图表示的检测结果如图8.5所示。
3. 实际检测中定位精度的计算
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1.2.2 定位精度的检测
数控机床的定位精度一般采 用刻线基准尺和读数显微镜、 激光干涉仪、光栅、感应同 步器等测量工具进行检测。 利用刻线基准尺和读数显微 镜的测量原理见图8.3(a)。 较高精度的数控机床常用双 频激光干涉仪测量定位精度。 其测量原理见图8.3(b)。 图8.4为激光干涉仪测量系统 的原理图。
产生粗大误差的主要原因如下：⑴客观原因：电压突变、 机械冲击、外界震动、电磁（静电）干扰、仪器故障等引起了 测试仪器的测量值异常或被测物品的位置相对移动，从而产生 了粗大误差；⑵主观原因：使用了有缺陷的量具；操作时疏忽 大意；读数、记录、计算的错误等。另外，环境条件的反常突 变因素也是产生这些误差的原因。
定位误差按其出现的规律可分为两大类：
(1)系统性误差 误差的大小和方向或是保持不变，或是 按一定的规律变化。前者称为常值系统性误差，后者 称为变值系统性误差。 此类误差一般可以通过误差补偿方法弥补。
(2)随机性误差 误差的大小和方向是不规律地变化的。
重复定位精度： 它是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得 到的位置精度的一致程度。重复定位精度受伺服系统 特性、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因 素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布 的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一 项非常重要的精度指标。
1. 步进电动机的误差
(1)步进电动机的步距角误差 (2)步进电动机的动态误差 (3)步进电动机的起停误差
2. 机械传动部分的误差
(1)齿轮副的传动误差及传动间隙 (2)滚珠丝杠螺母副的传动误差及传动间隙
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8.3.1 开环系统的定位精度分析
3. 导轨副的误差
当导轨副的导轨面存在直线度误差、平面度误差、两导轨 间的平行度误差以及滚动体存在形状、尺寸误差时都会使 运动件不能沿给定方向作直线运动，使导轨副的运动件偏 离给定方向运行；或产生运动轨迹的不直线性，使运动件 颠摆(上、下摆动)或摇摆(水平摆动)，这就产生了导向误差， 直接影响了定位精度。
反向间隙： 在进给轴运动方向发生改变时，机械传动系统 都存在一定的间隙，这个间隙称为反向间隙， 它会造成工作台定位误差，间隙太大还会造成 系统振荡。
项目六数控机床位置精度检测与补偿
粗大误差：在一定的测量条件下，超出规定条件下预期的误 差称为粗大误差，一般地，给定一个显著性的水平，按一定条 件分布确定一个临界值，凡是超出临界值范围的值，就是粗大 误差，它又叫做粗误差或寄生误差。
1.2 数控机床的定位精度
1.2.1 定位精度的基本概念
定位精度的高低用定位误差的大小来衡量。按国家 标准规定，对数控机床定位精度采用统计检验方法 确定。
1. 定位误差ห้องสมุดไป่ตู้统计检验方法
(1) 系统性误差 (2) 随机性误差
2. 定位精度的确定
定位精度主要用以下三项指标表示：
(1)定位精度 (2)重复定位精度 (3)反向差值
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1.1 概 述
1.1.1 机床精度的基本概念
工件的加工精度是指加工后的几何参数(尺寸、形 状和表面相互位置)与理想几何参数符合的程度。 精度的高低用误差的大小来表达。误差是指实际值 与理想值之间的差值，误差愈小，则精度愈高。工 件的加工精度用尺寸精度、形状精度和位置精度三 项指针来衡量。 在机械加工中，工件和刀具直接或通过夹具安装在 机床上，工件的加工精度主要取决于工件和刀具在 切削成形运动过程中相互位置的正确程度。
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8.3 数控机床定位精度分析和提高措施
8.3.1 开环系统的定位精度分析
在开环伺服系统中，指令脉冲经脉冲分配器、功率放大器、 步进电动机、减速齿轮、滚珠丝杠螺母副转换为机床工作 台(或刀架)的移动。 在机床使用过程中，定位精度进一步受到负载变化、振动、 热变形、机床导轨和丝杠螺母副的磨损以及数控装置组件 特性变化等的影响。其中，主要的影响因素有下列各项。
2. 定位精度
机床的定位精度是指其主要运动部件沿某一坐标轴方向， 向预定的目标位置运动时所达到的位置的精度。
3. 工作精度
机床的工作精度是机床在实际切削加工条件下的一项综合 考核。
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定位精度： 定位精度是指实际位置与指令位置的一致程度, 其不一致的量值即为定位误差。定位误差包括 伺服系统、检测系统、进给系统等产生的误差， 还包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差 将直接影响零件加工的精度。定位精度的高低 用定位误差的大小来衡量。