摘要：數(shù)控機床的定位精度在很大程度上受滾珠絲杠精度影響，提高機床的定位精度，能有效地改善數(shù)控機床的加工精度。本論文闡述了數(shù)控機床螺距誤差檢測、補償?shù)脑砑安襟E，并通過使用激光干涉儀檢測及補償SIEMENS 828D數(shù)控系統(tǒng)給出了應(yīng)用實例。
關(guān)鍵字：SIEMENS 828D；定位精度；激光干涉儀；誤差補償
1 前言
《中國制造2025》于2015年5 月19 日經(jīng)國務(wù)院正式發(fā)布，成為我國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)。數(shù)控機床作為制造技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物和最佳表現(xiàn)平臺，在《中國制造2025》智能制造的目標(biāo)下，將成為主流方向之一。與此同時，對數(shù)控機床的精度和數(shù)控機床零件加工的精度也有越來越高的要求。
數(shù)控機床的直線軸精度主要受三項精度影響：反向間隙、定位精度和重復(fù)定位精度，其中反向間隙、重復(fù)定位精度可以通過機械裝置的調(diào)整來實現(xiàn)，而定位精度在很大程度上受滾珠絲杠精度影響。一方面，盡管采用了高精度的滾珠絲杠，但制造誤差總是存在的；另一方面，機床經(jīng)過長時間使用后，由于磨損，精度可能會下降。因此，定期檢測與補償螺距誤差，對于提高數(shù)控機床的定位精度、延長數(shù)控機床的使用壽命是最節(jié)約成本且直接有效的方法。
本論文以亞龍YL-569型828D數(shù)控機床實訓(xùn)設(shè)備為載體，介紹數(shù)控機床定位精度的檢測及補償方法，如圖1所示。
圖1 亞龍YL-569型828D數(shù)控機床實訓(xùn)設(shè)備
2 螺距誤差檢測及補償原理
將數(shù)控機床某直線軸的指令位置，與高精度測量系統(tǒng)所測得的實際位置相比較，計算出在安全行程上的誤差，并分別繪制出其誤差曲線，再將該誤差曲線數(shù)值化，并以表格的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)中。
3 螺距誤差檢測及補償?shù)囊话悴襟E
（1）安裝高精度的位移測量裝置；
（2）繪制簡單的數(shù)控程序，順序定位在一些指定位置上；
（3）記錄運行到這些點的實際精確位置；
（4）將各點處的誤差記錄下來，行程誤差分析表；
（5）將表中的數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)中，按該表數(shù)據(jù)進行補償。
4 螺距誤差補償?shù)膶崿F(xiàn)
4.1 誤差檢測及補償
本論文以亞龍YL-569型828D數(shù)控機床實訓(xùn)設(shè)備的X軸方向定位精度的檢測和誤差補償為例來說明具體操作步驟。采用等距測量，測量起點為0mm，測量終點為-400mm，測量間隔為50mm，運行次數(shù)為5次。
第一步 連接激光干涉儀。
采用Renishaw XL-80激光干涉儀，對數(shù)控機床的定位精度進行檢測。將激光頭、環(huán)境補償單元、線性測量光學(xué)鏡組，按如圖2所示方式連接于機床及機床側(cè)。線性測量光學(xué)鏡組的連接方式如圖3所示。
圖2 激光干涉儀連接方式
圖3 光學(xué)鏡組連接方式
第二步 運行螺補測試程序，按照預(yù)定的最小位置（0mm）、最大位置(-400)和測量間隔(50mm)移動要進行補償?shù)妮S，并用激光干涉儀測試每一點的誤差。螺距誤差檢測結(jié)果如圖4所示。
圖4 螺距誤差檢測結(jié)果
第三步 在系統(tǒng)中找出補償文件。
[Menu Select][調(diào)試][系統(tǒng)數(shù)據(jù)][NC數(shù)據(jù)][NC生效數(shù)據(jù)][測量系統(tǒng)誤差補償]，將補償文件復(fù)制、粘貼到零件程序中，如圖5所示。
圖5 補償文件
第四步 打開補償文件，將誤差值填入補償文件中。補償數(shù)組的結(jié)構(gòu)如表1所示。
表1 補償數(shù)組的結(jié)構(gòu)
注：補償值應(yīng)填入每點的絕對補償值，并將校驗碼刪除。
本次補償結(jié)果如表2所示。
表2 補償結(jié)果
第五步 在自動方式下運行AX1_EEC.MPF程序，設(shè)定軸參數(shù) MD32700 = 1，然后重啟系統(tǒng)，返回參考點后補償值生效。注：運行補償程序時，MD32700（螺距誤差補償生效）應(yīng)設(shè)為0，否則系統(tǒng)會出現(xiàn)17070號報警。
4.2 螺距補償?shù)臏y試
補償后，為了驗證螺距誤差補償效果，再按照相同設(shè)置值對機床的定位精度進行檢測。補償前后的機床定位精度如圖6所示。
(a)補償前機床定位精度
(b)補償后機床定位精度
圖6 補償前后數(shù)控機床定位精度
X 軸無任何補償條件下，定位精度A =114.884微米；X 軸單向螺距補償條件下，定位精度A =40.313微米。從數(shù)據(jù)中得知，通過絲杠螺距誤差補償，數(shù)控機床的定位精度得到了較大的改善，證明此補償方法很成功。
5 結(jié)論
利用激光干涉儀測量和補償數(shù)控機床的螺距誤差，能有效地提高數(shù)控機床的定位精度，從而提高數(shù)控機床的加工精度。
參考文獻
[1]謝桂珍. 《中國制造 2025》演繹中國版“工業(yè)4.0” 數(shù)控機床成主流方向之一. 機電商報. 2015(7): 第A07 版；
[2]趙彬等. 機床的螺距誤差補償方法. 科技向?qū)? 2014(3): 172-173；
[3]楊更更等. 數(shù)控機床絲杠傳動誤差正反雙向補償功能的實現(xiàn). 組合機床與自動化加工技術(shù). 2002(6): 4-5；
[4]陳芳. 數(shù)控機床螺距誤差測量與補償. 機床與液壓. 2009(9): 37-38；
[5]金建國等. 數(shù)控機床螺距誤差補償技術(shù)研究. 制造業(yè)與自動化. 2015(1): 18-19。
