数控机床精度检验与补偿
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数控机床精度检验与补 偿
2020年4月22日星期三
³ 数控机床精度的概念 ³ 测量仪器仪表 ³ 用步距规作精度检验与螺距补偿的方法 ³ 定位精度的确定 ³ 学生对数控机床进行定位精度检验和螺距补偿
1、数控机床精度的概念
考核一台数控机床等级的精度组成一般来讲分为三类： 1、几何精度
指影响机床加工精度的组成零部件的精度，包括本身的尺寸、 形状精度及部件装配后的位置及相互间的运动精度，如平面度 、重回度、相交度、平行度、直线度、垂直度等。 2、位置精度 简单的讲，位置精度就是指机床刀具趋近目标位置的能力。它 是通过对测量值进行数据统计分析处理后得出来的结果。一般 由定位精度、重复定位精度及反向间隙三部分组成。 3、工作精度 通过用机床加工规定的试件，对加工后的试件进行精度测量， 评价是否符合规定的设计要求。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.5用步距规检测机床精度及进行补偿的操作步骤 以华中数控系统车床的Z轴定位精度测量和补偿为例，具体操作步骤如下： （1）进入系统，将轴补偿参数全部清零； （2）将顶尖锥面擦拭干净，分别装入主轴锥孔以及尾座锥孔内，并锁紧； （3）Z轴回零，尾座放在离溜板箱30MM间隙处，锁紧尾座，Z轴不能移动； （4）擦拭干净步距规两端顶尖孔，嵌入两端顶尖之间，转动尾座套筒，上紧
1、数控机床精度的概念
³ 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 量即为定位误差其误差称为定位误差。定位误差包括伺 服系统、检测系统、进给系统等的误差，还包括移动部 件导轨的几何误差等。它将直接影响零件加工的精度。
³ 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
步距规，并锁紧尾座套筒； （5）将杠杆千分表固定在刀架上，调整杠杆千分表的位置，使之与步距规之
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2、测量仪器仪表
激光干涉仪功能 ³ 直线定位精度、重复定位精度测量 ³ 螺距误差测试、补偿 ³ 旋转工作台测试 ³ 角度测量 ³ 直线度测量 ³ 垂直度测量
2.3球杆仪
2、测量仪器仪表
2.3球杆仪
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试图片
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试图片
2.4步距规
2、测量仪器仪表
•功能：确定定位精度和重复定位精度，进行反向 间隙补偿和螺距补偿
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
用步距规测量定位精度因其操作简单而在批量生产中被广泛
采用
•3.1测量方法
• 步距规结构如图1所示：尺寸P1、P2、…. Pi按100mm间距设 计，加工后测量出P1、P2、…. Pi的实际尺寸作为定位精度检测时 的目标位置坐标（测量基准）。测量时，将步距规置于工作台上 ，并将步距规轴线与Z轴轴线校平行，令Z轴回零；将杠杆千分表 固定在主轴箱上（不移动），表头接触在P0点，表针置零；用程 序控制工作台按标准循环图（图2）移动，移动距离依次为P1、P2 、…. Pi，表头则依次接触到P1、P2、…. Pi点，表盘在各点的读 数则为该位置的单向位置偏差，按标准循环图测量5次，将各点读 数（单向位置偏差）记录在记录表中，按“GB/T12421.2—99标准 ”对数据进行处理，可确定该坐标的定位精度和重复定位精度。
2、测量仪器仪表
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试系统
2、测量仪器仪表
³ 球杆仪功能
循圆测试提供快速且有效的方法来进行工具机循迹精度的量 测。循圆测试能显示在循圆路径两轴同动的情形。当机器多 轴沿着循圆轨迹移动时，任一轴会以正弦波形的加速度、速 度及位置变化运行。量测循圆路径资料将可显示机器移动路 径与理想圆路径的偏离量，绘制出的外型将可用来诊断与伺 服不匹配、背隙、反向凸波、直角度误差、周期性误差、黏 滞度、机器振动的关联性。
1、数控机床精度的概念
³ 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。
2、测量仪器仪表
2.1百分表
用于测量精度要求不高的场合，用于测量反向间隙。
2.2激光干涉仪
激光干涉仪量程大（几十米），测量精度高（0.01微米级） 可以用于反向间隙和螺距误差。新型的激光干涉仪还具有测 量机床几何误差、补偿数据自动生成和输入的功能。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
•1
0
•位置i（m=5）
•i 0 1 2 3 … m=5
•φ
•φ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
50
80
•P
•P1
0
•P2
•Pi
•图1 步距规结构图
•图2标准检验循环图
•循环 j •j=1,2,..n
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.3螺距补偿原理 ³ 数控机床软件补偿的基本原理是在机床的机床坐标系中，在
无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干 段，测量出各目标位置Pi的平均位置偏差 ³ 把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，如下图 所示，指令要求沿Z 轴运动到目标位置Pi，目标实际位置为 Pij,该点的平均位置偏差为 ³ 将该值输入系统，则系统CNC 在计算时自动将目标位置Pi 的 平均位置偏差叠加到插补指令上，实际运动位置为， 使误差部分抵消，实现误差的补偿。 ³ 螺距误差可进行单向和双向补偿。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.4反向间隙补偿原理 反向间隙补偿又称为齿隙补偿。机械传动链在改变转向时， 由于反向间隙的存在，会引起伺服电机的空转，而无工作台 的实际运动，又称失动。反向间隙补偿原理是在无补偿的条 件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出 各目标位置Pi 的平均反向差值，作为机床的补偿参数输入 系统。CNC 系统在控制坐标轴反向运动时，自动先让该坐标 反向运动值，然后按指令进行运动。
2020年4月22日星期三
³ 数控机床精度的概念 ³ 测量仪器仪表 ³ 用步距规作精度检验与螺距补偿的方法 ³ 定位精度的确定 ³ 学生对数控机床进行定位精度检验和螺距补偿
1、数控机床精度的概念
考核一台数控机床等级的精度组成一般来讲分为三类： 1、几何精度
指影响机床加工精度的组成零部件的精度，包括本身的尺寸、 形状精度及部件装配后的位置及相互间的运动精度，如平面度 、重回度、相交度、平行度、直线度、垂直度等。 2、位置精度 简单的讲，位置精度就是指机床刀具趋近目标位置的能力。它 是通过对测量值进行数据统计分析处理后得出来的结果。一般 由定位精度、重复定位精度及反向间隙三部分组成。 3、工作精度 通过用机床加工规定的试件，对加工后的试件进行精度测量， 评价是否符合规定的设计要求。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.5用步距规检测机床精度及进行补偿的操作步骤 以华中数控系统车床的Z轴定位精度测量和补偿为例，具体操作步骤如下： （1）进入系统，将轴补偿参数全部清零； （2）将顶尖锥面擦拭干净，分别装入主轴锥孔以及尾座锥孔内，并锁紧； （3）Z轴回零，尾座放在离溜板箱30MM间隙处，锁紧尾座，Z轴不能移动； （4）擦拭干净步距规两端顶尖孔，嵌入两端顶尖之间，转动尾座套筒，上紧
1、数控机床精度的概念
³ 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 量即为定位误差其误差称为定位误差。定位误差包括伺 服系统、检测系统、进给系统等的误差，还包括移动部 件导轨的几何误差等。它将直接影响零件加工的精度。
³ 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
步距规，并锁紧尾座套筒； （5）将杠杆千分表固定在刀架上，调整杠杆千分表的位置，使之与步距规之
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2.2激光干涉仪
2、测量仪器仪表
2、测量仪器仪表
激光干涉仪功能 ³ 直线定位精度、重复定位精度测量 ³ 螺距误差测试、补偿 ³ 旋转工作台测试 ³ 角度测量 ³ 直线度测量 ³ 垂直度测量
2.3球杆仪
2、测量仪器仪表
2.3球杆仪
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试图片
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试图片
2.4步距规
2、测量仪器仪表
•功能：确定定位精度和重复定位精度，进行反向 间隙补偿和螺距补偿
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
用步距规测量定位精度因其操作简单而在批量生产中被广泛
采用
•3.1测量方法
• 步距规结构如图1所示：尺寸P1、P2、…. Pi按100mm间距设 计，加工后测量出P1、P2、…. Pi的实际尺寸作为定位精度检测时 的目标位置坐标（测量基准）。测量时，将步距规置于工作台上 ，并将步距规轴线与Z轴轴线校平行，令Z轴回零；将杠杆千分表 固定在主轴箱上（不移动），表头接触在P0点，表针置零；用程 序控制工作台按标准循环图（图2）移动，移动距离依次为P1、P2 、…. Pi，表头则依次接触到P1、P2、…. Pi点，表盘在各点的读 数则为该位置的单向位置偏差，按标准循环图测量5次，将各点读 数（单向位置偏差）记录在记录表中，按“GB/T12421.2—99标准 ”对数据进行处理，可确定该坐标的定位精度和重复定位精度。
2、测量仪器仪表
2、测量仪器仪表 2.3球杆仪测试系统
2、测量仪器仪表
³ 球杆仪功能
循圆测试提供快速且有效的方法来进行工具机循迹精度的量 测。循圆测试能显示在循圆路径两轴同动的情形。当机器多 轴沿着循圆轨迹移动时，任一轴会以正弦波形的加速度、速 度及位置变化运行。量测循圆路径资料将可显示机器移动路 径与理想圆路径的偏离量，绘制出的外型将可用来诊断与伺 服不匹配、背隙、反向凸波、直角度误差、周期性误差、黏 滞度、机器振动的关联性。
1、数控机床精度的概念
³ 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。
2、测量仪器仪表
2.1百分表
用于测量精度要求不高的场合，用于测量反向间隙。
2.2激光干涉仪
激光干涉仪量程大（几十米），测量精度高（0.01微米级） 可以用于反向间隙和螺距误差。新型的激光干涉仪还具有测 量机床几何误差、补偿数据自动生成和输入的功能。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
•1
0
•位置i（m=5）
•i 0 1 2 3 … m=5
•φ
•φ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
50
80
•P
•P1
0
•P2
•Pi
•图1 步距规结构图
•图2标准检验循环图
•循环 j •j=1,2,..n
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.3螺距补偿原理 ³ 数控机床软件补偿的基本原理是在机床的机床坐标系中，在
无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干 段，测量出各目标位置Pi的平均位置偏差 ³ 把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，如下图 所示，指令要求沿Z 轴运动到目标位置Pi，目标实际位置为 Pij,该点的平均位置偏差为 ³ 将该值输入系统，则系统CNC 在计算时自动将目标位置Pi 的 平均位置偏差叠加到插补指令上，实际运动位置为， 使误差部分抵消，实现误差的补偿。 ³ 螺距误差可进行单向和双向补偿。
•3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法
3.4反向间隙补偿原理 反向间隙补偿又称为齿隙补偿。机械传动链在改变转向时， 由于反向间隙的存在，会引起伺服电机的空转，而无工作台 的实际运动，又称失动。反向间隙补偿原理是在无补偿的条 件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出 各目标位置Pi 的平均反向差值，作为机床的补偿参数输入 系统。CNC 系统在控制坐标轴反向运动时，自动先让该坐标 反向运动值，然后按指令进行运动。