精度补偿论文

精度补偿论文（共7篇）

精度补偿论文 篇1

HEIDENHAIN i TNC530数控系统是德国HEIDENHAIN公司出产的数控系统, 现已广泛应用在数控机床上。该系统定位精度螺距补偿方法有其特殊性, 例如系统定位精度螺距补偿的方法。

1.参数修改

(1) 按“系统”———“模式”, 输入“95148”

MP730是一个位参数, 每个位表示一个轴。为“0”表示对应的轴螺距补偿无效;为“1”表示对应的轴螺距补偿有效。

(3) 找到MP710, 这是一个轴参数 (丝杠反向间隙补偿, 单位mm)

MP710.0:X轴

MP710.1:Y轴

MP710.2:Z轴

MP710.3:V轴

MP710.4:…轴

各轴根据测量值输入即可。

2.补偿文件编制

(1) 按“系统”———“模式”, 输入“807667”。

(2) 按“程序管理”键, 找到oem.sys文件。oem.sys中文件内容如下。

;TABCMA=PLC:KONFIGCOMP.CMA; (前面有分号“;”的, 是已经注销的语句, 在机床启动过程中无效。)

ACT:0表示有效行, 这里为0行有效, 配置文件中可定义多行, 但有效行只有一个。

NR为行号, 1对应X轴, 2对应Y轴, 3对应Z轴, 4对应V轴;COMPX、COMPY、COMPZ、COMPV各轴对应的补偿文件名, 扩展名.COM由系统自动。

COMPZ.COM中的内容如下。

以第三轴Z轴补偿为例。DATUM:起始点, 此处-1364;DISTANGE:间隔, 此处为100;3=F () :补偿通道, 必须与COMP.CMA定义的本轴补偿文件一致, 此处举例为第三轴 (Z轴) ;COMPX.COM、COMPY.COM、COMPV.COM同COMPZ.COM, 对应通道更改为1=F () 、2=F () 、4=F () , 分别对应第一轴、第二轴、第四轴。

测量前可让测量轴螺距补偿无效 (MP730修改) , 可使原补偿值无效, 使用激光干涉仪测量数据, 输入到各补偿点即可。

注意事项, HEIDENHAIN系统中, 使用了多种坐标系统, 进行测量补偿时, 应在REF坐标系统中进行, 而不是在绝坐标系统中进行, 与西门子等系统不一样。在实际生产中, 定位精度螺距误差补偿不易掌握, 只有多用、多总结经验, 才能应用自如。

有关机床位置精度的补偿与检测 篇2

关键词：数控机床精度检测补偿

随着数字化控制机床技术的进一步发展, 数控机床属于一种高效率、高精度、稳定性比较强的全自动化的加工设备, 对其的精度要求也就越来越严格。由于当前的机床精度大多都是从硬件制造与机械设计进行考虑的, 所以其精度的设计成为了该行业发展中的一个制约性“瓶颈”问题。实践表明, 数控机床的具体位置的精度在进一步提高其高精度方面有着极其关键的作用, 所以, 笔者结合自己的实际工作, 针对数控机床的精度补偿和检测进行了总结和分析, 笔者认为完全有必要对我国的数控机床进行相应的位置精度方面的补偿和检测。

一、数控车床精度检验及误差分析

精度检验:数控车床外圆精度的测量用千分尺, 千分尺的零位要校正, 测量外圆时要测量多个点;径向圆跳动检验是用两中心孔定位检验.这时加工基准与测量基准重合, 减少了误差, 是正确测量方法。测量方法与测量同轴度相同;长度尺寸、沟槽尺寸用游标卡尺测量。误差分析:数控车床车出的外圆呈锥体, 原因是前后顶尖的连线未与主轴轴线同轴, 是数控机床尾座中心位置不对造成的;数控车床车削时工件产生振动, 其原因是尾座套筒伸出太长或工件支顶太松, 车刀不够锐利或刀尖圆弧过大, 回转顶尖的轴承间隙大或中、小滑板的间隙太大。圆跳动达不到要求, 其原因是前顶尖已与主轴轴线不同轴或回转顶尖的轴承磨损而产生的圆跳动, 工件中心孔未擦干净或中心孔碰毛, 鸡心央头的拨杆碰卡盘端面而使中心孔起不到作用。数控车床中心孔严重磨损或咬毛, 其原因是使用固定顶尖未加润滑油或主轴转速过高, 鸡心夹头未夹紧, 车削时工件曾停止转动。

二、数控机床刀具位置补偿

数控机床刀具的位置补偿值就是刀具的几何形状补偿与刀具磨损补偿的数值之和。数控机床刀具的位置补偿功能的实现是通过设定对刀值来实现的。数控机床的对刀就是确定编程的原点和刀具刀位点的位置。数控机床刀具装在刀架上, 在执行程序前, 调整每把刀的刀位点, 使其全部重合与某一理想的基准点, 这一过程称为对刀。数控机床对刀的目的是保证所有的刀具在换刀后所有的刀尖点重合。在加工程序调用刀具时, 系统会自动补偿X轴、Z轴的刀偏量, 从而准确控制每把刀的刀尖轨迹。数控车床上最常用的对刀法是试切对刀法。试切对刀又有两种方法:一种为基准 (相对) 对刀。另一种为非基准 (绝对) 对刀。现常用的是后者绝对对刀法。 (1) 数控机床基准对刀法。基准对刀法就是选择一把刀作为基准刀, 它的两个方向 (X和z) 坐标值置零。其他刀具的两个方向值减去基准刀的两个方向的坐标值所得到的值即为这把刀的刀补值。 (2) 数控机床绝对对刀法。此法对刀原理就是将数控车床所有的刀具的刀位点 (刀尖) 移动到工件原点, 记录每把刀在此点的机床坐标值, 即为每把刀的补偿值。这样每把刀相对于工件原点相当于都建立了坐标系 (补偿值) 。当机床回到机床零点时, 工件坐标系零点相对于刀架工作位置上各刀具的刀尖位置的距离即为缚把刀的位置补偿值。当执行刀偏补偿时, 各刀具以此值设定各自的加工坐标系。

三、定位精度测量的工具和方法

定位精度和重复定位精度的测量仪器可以用激光干涉仪、线纹尺、步距规。其中用步距规测量定位精度因其操作简单而得以广泛应用。采用步距规测量时, 其在全行程上的测量点数不应该少于5点, 测量间距按下式确定:Pi=i P+K

其中:P为测量间距;K在各目标位置取不同的值, 以获得全测量行程上各目标位置的不均匀间隔, 以保证周期误差被充分采样。作者采用步距规进行测量。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P1、P2、…、Pi的实际尺寸作为定位精度检测的目标位置坐标 (测量基准) 。以CK6126数控车床z轴定位精度测量为例, 测量时, 将步距规置于工作台上, 并将步距规轴线与z轴轴线平行, 先将z轴回零;将杠杆千分表固定在主轴箱上, 表头接触在点P0, 表针置零;用数控程序控制工作台按标准循环图移动, 移动距离依次为P10、P2、…、Pi, 表头则依次接触到P1、P2、…、Pi各面, 表盘在各点的读数则为数控机床在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《定位精度和重复定位精度的确定GB/T1742-99标准》对数据进行处理, 可确定该轴线的定位精度和重复定位精度。

四、数控机床软件补偿原理

螺距误差补偿的基本原理就是将数控机床某轴的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较, 计算出在全行程上各测量点的误差, 然后将误差以表格的形式输入数控系统中, 以后, 当数控系统控制该轴运动时, 会自动考虑该差值并加以补偿。高精度位置测量系统一般采用双频激光干涉仪、步距规等测量装置。目前, 大部分数控机床的螺距误差补偿采用的是等间距螺距误差补偿。该方法的实现过程和步骤如下:

选取数控机床的参考点作为补偿的基准点该点的螺距误差设为零;在数控机床上正确安装高精度位置测量系统;在整个行程上, 每隔一定距离取一个位置点作为补偿点;测量这些点的实际精确位置, 多次测量, 取平均值;依补偿值=数控命令值-实际位置值计算各点的螺距误差, 形成在不同指令位置处的误差表, 并将该表输入数控系统, 系统按此表进行补偿。

参考文献

[1]邓树光:《数控机床位置精度的测试与补偿》, 《CAD/CAM与制造业信息化》, 2011 (2) :91-94。

数控机床精度的检测与补偿实验 篇3

随着制造业的发展, 数控机床这种高效的自动化设备, 在很多领域都得到广泛应用。机床在长期的使用中自身精度也需要定期校准[1]。目前, 对机床的周期性精度检查, 远远滞后于数控机床的普及速度[2]。事实上, 为求得机床最好的性能, 合理安排检测周期至关重要, 这就需要大量专业人员和精密的测量设备。因此, 维护目前企业中在役数控机床急需大量掌握精密测量技术人员。

为社会培养所需人才是高校的使命。近年来, 高校加大了科研平台建设, 增添了一些具有高新性能的尖端科研设备。因此, 利用学校现有的科研平台, 使用激光干涉仪和球杆仪, 进行精度检测和误差补偿实验研究, 可通过测试实验提高学生的测试技能和动手能力。

2 位置精度对加工精度的影响分析

数控机床作为工业母机, 它的精度指标直接影响到加工精度。因此, 如何提高数控机床精度备受关注。

数控机床的位置精度[3]是指所测机床运动部件在数控系统控制下运动时所能达到的位置精度。包括定位精度、重复定位精度、反向间隙等。其中, 反向间隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度, 从而影响机床的性能。

数控机床的加工精度是在切削加工条件下对机床精度的综合反应。加工精度的高低, 直接反映机床位置精度的高低。本文以孔系加工说明机床位置精度对加工精度产生的重要影响。

当加工位置精度要求较高的孔, 如图1所示, 在一个零件上精镗4个孔, 图1 (a) 顺时针方向加工4个孔, 图1 (b) 是在加工完3孔后不直接在4孔处定位, 而是多运动了一段距离, 然后折回来在4孔处进行定位。对图1 (a) 由于4孔与1、2、3孔的定位方向相反, X向的反向间隙会使定位误差增加, 从而影响4孔与3孔的位置精度。图1 (a) 中的1、2、3孔和4孔的定位方向是一致的, 4孔的加工就可以避免反向间隙误差的引入, 从而提高3孔和4孔的孔距精度。这是坐标轴反向间隙的存在对孔加工位置精度的直接影响。

为了提高定位精度并消除或减小反向偏差, 对数控机床反向偏差和定位精度的检测与补偿是提高加工精度、保证产品质量的有效途径。因此, 使用双频激光干涉仪作为数控机床精度检测的重要设备, 对学校精密测量实验研究做进一步扩展, 使用干涉仪最常见的线性测量功能, 进行位置精度检测与误差补偿实验。

3 实验原理与实验条件

3.1 ML10激光干涉仪测量原理

雷尼绍ML10激光干涉仪是一种检测线性误差的高精度仪器, 其布局及测量原理如图2所示[4,5,6], 雷尼绍ML10激光干涉仪检测机床线性定位精度差时, 由激光发射器谐振腔发出的氦氖激光束激光头发出一束单频激光波, 在真空状态下, 当此光束抵达偏振光分光镜, 会被分成两道光束f1、f2, f1经线性干涉镜上的反射镜反射回激光头, f2经另一个线性反射镜反射回激光头, 通过激光头的干涉条纹计数电路来确定两个反射镜间的距离变化, 并与被测机床的光栅读数相比较来确定定位精度和重复性误差。

3.2 实验条件

使用ML10激光干涉仪及其组件对学校数控车间的加工中心进行精度测量。激光干涉仪对测试环境有较严格的要求, 根据加工中心的实际尺寸制定了实验的具体条件:

测量环境及温度:尽量避免空气流动, 温度控制在20℃±5℃;

机床运行:先预热机床2h左右, 使机床各部件达到热稳定, 提高温度测量的准确度;

传感器位置:材料温度传感器放置在导轨上, 大气温度、压力及湿度传感器放在分光镜和反射镜间靠近光线的地方;

目标点及停留情况:加工中心检测行程为1m, 选定10个目标位置点, 平均间隔p=100mm, 往返检测3次, 采集间隔为4s。

4 测量方法

采用ML10激光干涉仪。其组成包括:ML10激光器、光学镜组、三角架、PCM10控制接口卡、EC10环境补偿器、分析软件等, 测量布局如图3所示。测量方法: (1) 将双频激光干涉仪测量系统安装在主轴上。 (2) 根据需测量的机床坐标轴线方向, 在地面上安装三脚架, 并将激光头安放在三脚架上。 (3) 测量反射镜放置在机床工作台上, 干涉镜放置在激光器与反射镜之间的光路上。调整激光头, 使双频激光干涉仪的光轴与机床移动的轴线尽量在一条直线上, 即将光路调准直。 (4) 待激光预热后输入测量参数。 (5) 根据测量条件, 制定测量程序 (O0123) , 运动机床进行测量, 检测时, 机床沿着轴线运动到规定的10个目标位置, 并在各目标位置停留3s, 计算机系统自动采集数据, 重复测量3次, 计算出测量误差。根据测量误差判断定位精度和反向间隙是否超差, 补偿后再次进行精度测试, 直到各项指标符合技术要求。 (6) 结果输出, 出具检测报告。

测量程序:

操作注意事项: (1) 注意激光干涉仪各个环境传感器的摆放位置和膨胀系数的设置, 因为这些因素直接影响激光的波长; (2) ML10激光束必须调整到与运动轴平行; (3) 不要让光束直射或反射到操作者的眼睛。

5 结语

数控机床的定期精度检查, 可以改善使用中的机床精度, 提高加工零件的质量。通过精度检测与补偿技术的实验, 在培养学生掌握测试技能独立工作的能力方面具有一定的积极作用。

参考文献

[1]赵宏立.FANUC数控机床螺距误差的检测分析与应用[J].机械工程师, 2010 (5) :38-40.

[2]李小彭, 等.数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题[J].组合机床与自动化加工技术, 2010 (11) :1-4.

[3]李凯岭.机械制造技术基础[M].北京:清华大学出版社, 2011.

[4]曹利波.利用激光干涉仪对机床定位精度的快速检测[J].红外与激光工程, 2008, 37 (4) :200-202.

[5]杨永生.机床定位误差测量及补偿[J].自动化应用, 2011 (3) :51-55.

数控机床位置精度的检测与补偿 篇4

目前数控机床位置精度检验标准主要采用国际标准 (IS0230-2) 或 (国家标准GBl0931-89) 或国际上公认的VDI3441标准等。同一台机床检测时如果采用了不同的标准, 可能会得到不同的位置精度值, 因此要注意根据需要选择相应标准的数控机床的精度指标, 或者参考数控机床购买合同技术书上注明的验收标准。

下面具体探讨应用激光干涉仪对数控机床的几何精度以及各数控轴的反向偏差和定位精度的检测。

1 激光干涉仪检测数控机床精度的原理及方法

激光干涉仪的工作原理是在氦氖激光器上添加一个约0.03特斯拉的轴向磁场。根据塞曼分裂效应和频率牵引效应, 激光器会产生出“1”和“2”两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。其中一路在经过了偏振分光镜后又分成了仅含有f1的光束和仅含有f2的光束。当可移动反射镜发生位移的时侯, 含有f2的光束在经过可移动反射镜的反射后成为含有f2±Δf的光束 (Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率, 正负号表示移动方向) 并与由固定反射镜反射回来的, 仅含有f1的光束在经过偏振片2后会合成为测量光束f1- (f2±Δf) 。测量光束和参考光束f1-f2经过各自的光电转换组件、放大器组件、整形器组件后进入减法器相减后输出, 成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后, 进行当量换算 (乘1/2激光波长) 后, 即可得出可动反射镜的位移量。

双频激光干涉仪的优势除了精确度高, 还表现在其是应用频率变化来测量位移的, 这种位移信息载于f1和f2的频差上, 对由光强变化引起的直流电平变化不敏感, 所以抗干扰能力强。

测量方法:将双频激光干涉仪安装在需测量的机床坐标轴线方向使双频激光干涉仪的光轴与需要测量的轴线在一条直线上, 然后安装与其搭配的光学测量装置。在光头预热后输入测量参数后按规定的测量程序运动机床进行测量。

2 反向偏差的检测

在数控机床上各坐标轴进给传动链上, 由驱动部件存在反向死区以及副反向间隙等误差, 而形成的各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差, 称为反向间隙或矢动量。反向偏差会影响到采用半闭环伺服系统数控机床的定位、重复定位精度, 对产品的加工精度产生负面影响。比如反向偏差会降低GO1切削运动时插补刀运动的精度, 甚至造成“圆不够圆, 方不够方”的情形。而在G00快速定位运动中, 反向偏差会使“孔加工”时各孔间的位置精度降低。同时, 随着设备投入运行时间的增长, 磨损造成运动副间隙的逐渐增大, 反向偏差还会而增加, 因此必须定期检测数控机床各坐标轴的反向偏差并进行补偿。

除了使用双频激光干涉仪对直线运动轴的反向偏差进行测量外测量设备也可以采用千分表或百分表。当采用千分表或百分表进行测量时注意表座和表杆如果伸出过高过长有些情况下会使表座受力移动, 测量时容易造成计数不准而影响补偿值真实度。为了能使测量过程变得更便捷更精确, 在测量前通常在所测量数控机床坐标轴的行程内先移动一个距离设置为基准点, 再输入指令在相同方向移动一段距离, 然后再往相反方向移动相同的距离, 测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次检测 (一般为七次) 并分别计算三个位置上的平均值, 其中的最大值为反向偏差测量值。需要特别注意测量之前一定要先移动一段距离, 否则无法得到正确的反向偏差值。

3 定位精度的检测

数控机床的定位精度是指所数控机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的坐标位置精度, 即轴在其行程内任意点的定位稳定性, 其中涵盖了分散度, 一般双向取值。机床的定位精度、再定位精度和几何精度是决定数控机床切削作业和孔作业精度的最重要参数之一, 尤其对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。定位精度可以决定数控机床的最高加工精度, 由此可见对数控机床进行定位精度检测和补偿的重要性, 数控机床定位精度检测主要包括直线运动精度位置 (包括X, Y, Z, U, V, W轴向) 、直线运动重复定位精度、直线运动失动量测定、直线运动返回原点精度测定、回转运动定位精度 (转台A, B, C轴) 、回转运动重复定位精度、回转运动返回原点精度、回转运动失动量测定。

利用双频激光干涉仪对机床进行定位精度检测和处理分析方法如下图所示。

4 几何精度的检测

数控机床的几何精度是指关键机械零部件 (如工作台, 主轴等) 的几何形状误差或者其组装再调整后的几何形状误差, 包括工作台的水平程度和台面的平面程度, 工作台主轴在各坐标方向上移动的相互垂直度、平行度, 主轴的同轴率、主轴沿轴向位移垂直度、平行度。

数控机床的几何精度的检测方法与普通机床的类似但是检测要求更加严格。数控机床的几何精度检测之前应该确保机床的基座已经完全固化完毕, 在检测时要尽量提高检测精度并减小使用检测工具 (比如:因为数控机床精度本来就高于传统的普通机床, 因此应该使用专业检测工具检测) 和因为检测方法 (被测数控机床在精调后一次检测完成, 不可以多次调解多次测量, 导致几何精度值相互关联从而影响检测的真实度) 所产生的误差, 检查前还要对数控机床进行预热, 并控制主轴沿个轴向往复运动, 在主轴以中速稳定运行数分钟以后再进行检测。检测大型数控机床的几何精度参数时必须实施载负荷检测, 通过在有负荷状态下各机构运动以及工作时机床运动机构的平稳度、精准度等可靠性参数达标情况决定机床是否达到设计时规划的承载能力以及对各项高精度参数满足情况。

5 结论

我国现代化工业和数控机床还正处在向高精度转型阶段, 但是在提高精度的时, 对于消除各项误差 (如:热误差、主轴制造和各部件应力误差) 的方法还并不完善。特别是对于热误差, 其可占数控机床加工精度总误差的70%。因此对于数控机床的精度检测和相关精度补偿就尤为重要, 使数控机床的可编程以及高精度优势得到更充分和更广泛的应用。

摘要：现代数字精密加工技术已经成为当前主流加工技术, 精度成为现代工业最重要的技术要求。为此, 在数控机床上对数控机床位置精度进行检测和补偿是提高数控机床的工作精度最直观有效的途径。本文主要介绍当前数控机床上常用的几种误差测量方法与仪器的原理。

精度补偿论文 篇5

为了方便编程以及增加程序的通用性，在数控编程中，一般都不考虑加工刀具的实际几何形状，而是将刀具简化为一个基准点(一般是刀具底面的中心点)，并按技术图纸上的零件轮廓编写该中心点的运动轨迹(如图1所示)。但在实际加工中，由于刀具半径的存在，为避免过切(也就是若刀具按编程轨迹走刀，加工外轮廓时，加工出的零件尺寸比图样要求小了一圈;加工内轮廓时，恰好相反)，机床必须根据不同的进给方向，使刀具中心沿编程轨迹偏移一定的补偿值，才能加工出合格的零件。这种根据输入补偿值及编程轨迹，数控系统自动计算刀具中心点实际运动轨迹的功能，称为刀具半径补偿功能，该功能是数控机床必备的重要基本功能之一。合理利用该项功能，通过设置大小不等的补偿值，只用一个程序，就可得到某一表面的不同外围尺寸，轻松地完成零件的粗、精加工。

一、引导公式

在实际加工中，对有较高精度要求的零件表面，我们都是由粗到精分几道加工工步(序)获得。对图2进行分析，不难得出如下的计算公式：刀具半径补偿值(以下简称刀补值)=刀具半径+加工余量。但最后一道工步(序)的精加工，还需考虑上几道工步由于刀具磨损、让刀等因素造成的尺寸误差以及图纸的加工要求。因此，上述公式可修正为：

刀补值=刀具半径+加工余量+修正值(精加工工步计算)

其中：修正值=误差补偿+公差补偿

在FANUC数控系统中，刀具半径补偿分为几何补偿和磨耗补偿。从思考问题的条理性及逻辑性出发，几何补偿值可视为对刀具的识别，其数值等于刀具半径;而磨耗补偿可视为对尺寸精度的控制，其数值的增减可用于控制加工余量，补偿因刀具的磨损、让刀等因素造成的加工误差以及保证图纸的尺寸公差要求。至于正负符号的确定，则遵守数控坐标轴的正负方向判定原则：一律假定刀具运动而工件相对静止，刀具远离工件的方向为正向。为了清晰便捷地计算刀补值，在输入刀补值时，可在数控机床的几何补偿处输入刀具半径，在磨耗处输入加工余量及修正值。

二、实例诠释

下面通过一个简单的实例分析公式的使用方法。如图3所示，使用直径为φ8mm的立铣刀完成40×40的凸台加工，试计算从粗加工至精加工每一工步的刀补值。

1.工艺分析:单边总余量= (60-40) /2=10mm, φ8立铣刀的切削宽度Ae≤d刀× (0.6～0.9) =4.8～7.2mm。粗加工结束后, 需留0.4mm的加工余量给半精加工和精加工。即粗加工应去除9.6mm的余量, 需分两刀完成。为避免刀具的振动, 粗加工第一刀的切削宽度可设大些, 定为6mm, 则第一刀的余量为4mm。第二刀粗加工的余量如上述为0.4mm, 半精加工的余量为0.2mm, 最后一道精加工的余量为0。各工步的加工余量如表所示。

2.刀补值的计算:根据计算公式:刀补值=刀具半径+加工余量+修正值 (精加工工步计算) , 得出刀补值如表1所示;粗加工至半精加工不需考虑修正值。现在我们具体分析最后一道精加工的修正值计算:

首先计算误差补偿值，半精加工后，需对工件进行测量，并根据测量值调整刀具位置(即调整刀补值)。假设测量值为40.30mm，(理想值应为40.20mm，因为留了0.2mm给精加工)，则误差补偿值为：40.30-40.20=0.10mm，单边补偿值则为0.05mm。因为实际值(测量值)大于理想值，所以下一道工步刀具应靠近工件，即刀补值符号为正，数值等于0.05mm。

其次计算公差补偿, 零件的尺寸要求为, 则中间公差= (es+ei) /2= (0-0.039) =-0.02mm, 单边补偿值=-0.01mm。

由此, 精加工的刀补值=刀具半径+加工余量+修正值=4+0+ (-0.05-0.01) =4-0.05

三、使用刀具半径补偿功能的注意事项

前面阐述了如何利用公式灵活应用刀具半径补偿功能，然而在实际加工中，要用好刀补功能，还必须注意以下几个事项：

1.半径补偿模式的建立与取消需结合G00和G01移动指令使用;

2.避免过切现象:建立好刀补, 才能切入工件;离开工件后, 才能撤消刀补。在刀补模式下, 一般不允许存在两段以上的非补偿平面内的移动指令;

3.防止补偿错误报警:较为常见的错误为“大刀补, 小凹弧”。也就是数控系统不认可“杀鸡用牛刀”的工作方式。我们输入的刀补值有多大, 数控系统就认为所使用的刀具有多大。刀补值应小于使用刀补程序段内轮廓的最小曲率半径, 否则机床报警。

结束语

上述刀补值的计算公式是以FANUC系统为实例进行分析计算, 但其同样适用于其他类型的数控系统。该公式全面考虑了从粗加工到精加工影响刀补值的各项实际因素, 思路清晰, 计算简便, 可最大限度地避免由于大脑疲劳或思路混乱造成的人为失误, 极大地提高了操作人员的工作效率。

摘要：在数控加工过程中, 正确合理地使用刀具半径补偿功能是保证零件尺寸精度的重要手段之一, 目前绝大部分数控机床均具备该项功能。本文就该项补偿值的设定提出建设性的通用计算公式, 并通过具体实例, 诠释该公式的使用方法及使用刀补功能时的注意事项。

关键词：刀具半径补偿功能,计算公式,刀补值的符号,注意事项

参考文献

[1]王荣兴.加工中心培训教程.机械工业出版社出版[J].2006.

精度补偿论文 篇6

产品密封性的指标泄漏率Q, 指单位时间内在一定测量压力下泄漏到大气中的气体体积。依据零部件因泄漏而引起压力变化这一原理, 再利用流量、压力的变化量间接地求出泄漏率。通过气体不可压缩、处于恒温状态、被测容积没有变化、被测压力无剧烈变化等, 就能得出泄漏率的公式:

式中Q——标准大气压下的泄漏率;

∆P——压力降变化量;

V——被测容积体积;

Tm——测试时间;

Patm——标准大气压。

如果要保证该公式的成立或者实际结果准确、稳定, 一些环境和工况等因素都要考虑, 其中包括温度、湿度、工件的材质、被测腔的稳定性、封堵夹具的可靠性以及被测腔内部环境对气流的影响等。其中湿度、工件材质、被测腔体体积、被测腔内部环境和封堵夹具都可以利用各种手段稳定地控制, 惟独温度控制始终是最难解决的, 也对密封测试影响最大。一方面, 虽然很多企业都对车间进行恒温恒压控制, 但车间的环境温度还是会根据季节、早中晚气温不同出现较大差异。另一方面, 工件从加工中心或清洗机中取出, 经过除湿、冷却等工序, 基本能达到和环境温度相一致。但是从实际应用和控制节拍等方面的控制来看, 实际中经常会出现工件温度和环境温度相差比较大的情况。那么该如何解决因工件温度和环境温度相差大而引起的泄漏呢?

从泄漏率公式可以看出, 压力的变化是直接导致泄漏率变化的关键因素, 而温度的变化影响压力的变化。由查理定律可知, 一定质量的气体, 当其体积一定时, 它的压强与热力学温度成正比, 再根据泄漏率公式, 如果时间和容积不变, 泄漏率与压力成正比关系。温度升高, 压力会增强, 泄漏率就会增大;温度减小, 压力减弱, 泄漏率相应减小。

在实际批量生产过程中, 工件的体积基本是恒定的, 测量的时间也是根据工艺规定一直固定的, 所以最关键的变化量就是压力降的变化。当一个工件从清洗或者其他工序进入密封测试设备中, 若没有足够的时间和手段将工件与环境的温度保持一致, 那么在测试阶段, 被测腔的表面会很快将工件的热量传递给被测腔的测试空气, 从而使腔体内干燥空气的压力增大。而且测试时间越长 (短时间内的时间长短) , 测试腔内空气就越升温充足, 腔体内的空气压力会随着温度的上升而明显增大, 从而使压力降增大, 泄漏率也相应增大。所以, 在实际泄漏开始之前, 必须使充气过程中加热的空气温度与试验件温度一致。因为温度稍有变化就会引起试验件内的压力变化, 而压力发生变化的试验件不能进行精确的泄漏测量。工件温度与测试空气直接的温度变化趋势如图1所示。二者的温度变化过程是, 从开始阶段二者温度相差较大到趋于一致。

O

根据实践应用, 一般认为, 把工件温度与环境温度控制在±5℃, 温度变化对密封检测的影响就可以忽略不计, 比如缸体油道、发动机油道等一些泄漏要求比较高、控制要求比较松的工件。但是对于那些泄漏率要求较严格、泄漏率比较小的工件, 如缸体高压油道和罩壳高压油道等, 温度对密封测试的影响很大。

通过以下一组试验, 可以比较直观地认识温度补偿的概念。将一个与环境温度有差异的工件 (清洗烘干过后, 或者直接烘箱加热) 放入到密封测试的设备中去, 记录下该工件从最大温差开始到与环境温度一致的等温状态之间的泄漏值。例如工件从清洗机烘干取出, 进入密封测试设备, 此时工件温度31℃左右, 而环境温度是20℃。两者的温差在11℃左右。测得的结果是, 温差最大 (11℃) 的时候, 泄漏率为1.3mL/min, 而温差接近于零的时候泄漏率为0.17mL/min。二者泄漏率相差约为1mL/min, 是该工件允许泄漏率的20%, 而对密封设备的要求是其准确性最大偏差也不能超过10%。也就是说, 温差过大会导致所测试的泄漏率偏大。

从泄漏率─温差曲线 (见图2) 可以看出, 在温差超过10℃的时候, 泄漏率明显偏高。假设该工件本身泄漏在临界点, 那么该工件就会被误判为不合格, 进入浸渗或者报废程序, 从而大大影响节拍。从控制成本以及节能环保方面来说, 这是不合理的。

如果进行温度补偿会出现什么结果?利用密封测试设备所配计算机的数据采集和处理功能, 将来源于外部环境和所测工件的两个温度传感器的温差进行计算, 对长时间的测试数据, 进行汇总、分析, 得出一个线性温度补偿值。然后对测试结果进行修正, 得出比较准确的泄漏值。当使用温度补偿功能后, 进行密封测试的每个结果都会给予一个补偿量, 而工件温度与环境温度的偏差可为-10～20℃。

如图3所示, 温度补偿后的测量数据更接近于该工件的真实泄漏量, 经过补偿后的数据基本分布在真值周围, 而未补偿的泄漏率分布则比较离散。

如上所述, 在车间恒温、恒压的条件下, 环境温度能够很好地得到控制。但在进入密封测试前, 如果没有有效的方法使工件的温度和环境温度达到一致, 就会使泄漏率产生偏差。工件温度大于环境温度 (比如清洗机清洗过后没有完全冷却) , 内部压力增大, 泄漏率升高;工件温度小于环境温度 (如放置在冬天室外的装配件, 进入车间装配时, 两者之间的温差就比较大) , 内部压力变小, 泄漏率降低。这些情况的出现都会使测试结果不准确。

精度补偿论文 篇7

目前在装备制造业中, 数控机床作为新一代母机已经被广泛应用。如今零件制造精度逐年提高, 机密加工技术发展迅猛, 因此对加工设备精度的要求不断提升, 高性能的数控机床需求加大。目前机床所采用的传动方式大多以伺服电机连接丝杠通过丝母进行传动。由于加工条件限制, 所有的丝杠都存在误差, 所以当电机按照系统指令转动足够的圈数之后, 反映到移动轴上的位置总会出现误差。丝杠精度越差, 行程越长, 累计误差也就越大。通过利用数控系统的补偿功能可以提升机床精度和性能。有统计资料显示:新出厂的数控机床有65%在装配过程中性能指标未达到理想状态, 80%以上的机床存在精度缺失, 因此, 要定期对数控机床进行精度测量与误差补偿。特别是各轴的定位精度和重复定位精度, 以便及时发现和解决问题, 提高零件加工精度。

1 丝杠螺距补偿原理

在机床坐标系中, 在测量轴的运动行程内将其分为若干相等的测量段, 每个测量单位的测量点可以根据总行程与实际测量情况可以适当增加, 通过激光干涉仪进行测量, 测量时被测目标须多次从正反两个方向运动到目标零点, 测出将每个测量点的位置偏差并计算出平均值, 测量系统将该值记录在PC机内, 然后将该值填人数控系统的螺距误差补偿表中。通过数控系统补偿后, 被测轴将根据运算后的补偿值到达目标位置, 使误差部分抵消, 实现螺距误差的补偿。通常数控机床包含定位精度, 反向偏差, 垂度偏差, 双向螺补几个位置精度的要求。因此对几项精度的测量与补偿是提高数控机床加工精度的有效手段。

2 定位精度的测定与补偿[1]

通常在数控系统的控制下, 被测机床的运动部件所能达到的最高位置精度被称为数控机床的定位精度。它是作为数控机床的一项重要的动态精度, 与机床的几何精度共同决定机床切削精度。现阶段多采用激光干涉仪测量法对数控机床进行误差检测和数据分析。我单位采用Renishaw激光干涉仪, 其最大的优点是所有测量功能均采用激光干涉原理, 测量中以实时波长为基准, 性能稳定, 使用可靠, 功能扩展性强。下面以SINUMERIK840D系统的数控机床Z轴为例, 介绍其使用激光干涉仪检测螺距误差的步骤与补偿过程。首先架设激光干涉仪, 将测量设备与补偿设备与PC机连接并将反射镜组件固定在被测轴上方;设置测量零点并编制测量程序设置跃层量用于消除反向间隙误差使测量更准确, 设置单位定长为步距, 并将测量轴行程分为数个测量点;启动测量程序, 要求全行程至少完成三次正反向测量, 激光干涉仪将自动在PC机记录测量数据, 通过数据拟合算出各个测量点的平均误差补偿值;打开数控系统螺距误差补偿界面, 将此误差补偿值输入数控系统的补偿文档里面, 确认后存储。SINUM ERIK840D的补偿有两种方式。第一种方法为系统自动生成补偿文件, 将补偿文件传入计算机, 在PC机上编译并输入补偿值, 佳能补偿文件传入系统, 第二种方法为, 系统自动生成螺距补偿文件, 将补偿文件格式更改为加工程序, 通过OP单元佳能补偿值输进该程序, 运行该零件程序即可将补偿值写入系统。一般应用第二种方法进行补偿。定位精度作为数控机床出厂的重要指标, 一般在出厂之前就已经完成补偿, 但是随着设备投入使用时间越长, 传动机构的磨损与老化对机床定位精度误差的影响越来越明显, 导致数控设备加工精度下降。若定期采用激光干涉仪按照上述方法对机床进行定位精度补偿, 可以有效的控制机床误差对机床精度造成的不良影响, 提高机床的加工精度, 使机床处于最佳精度状态。

3 反向偏差的测量与补偿

数控机床的传动系统中, 各运动轴进给传动链的驱动部件或者链接部件 (如联轴器) 存在反向死区, 反向间隙等误差存在于各机械运动传动副中, 这些将使各坐标轴在运动换向的瞬间形成间隙从而造成反向偏差误差, 通常也称反向间隙或失动量。数控机床多采用半闭环反馈的伺服系统, 其定位精度与重复定位精度会由于反向间隙误差的存在影响设备的加工精度。在G00快速定位运动中, 机床的定位精度会受到反向间隙误差会影响, 使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低, 而在G01的直线插补切削过程中, 插补的精度也会受到反向间隙误差的影响, 若偏差过大就会造成零件报废等不良后果。以SINUMERIK840D反向偏差的补偿为例, 将在快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入补偿参数, 对坐标位移指令值进行补偿、修正, 使机床准确地定位在指令位置上, 消除或减小反向偏差对机床精度的不利影响。

4 悬垂补偿与双向螺距补偿[2]

悬垂补偿是由于补偿轴由于自身重量而产生的悬垂误差。该补偿将轴分为两类:基准轴和补偿轴。根据基准轴的位置对补偿轴进行实际值的补偿。补偿值是系统附加给轴的一个偏移量。当Y1轴沿负向移动时, Z1轴沿负向的悬垂误差越来越大。补偿时, 根据Y1轴的进给及用户定义的插补点, 系统在一个插补循环内计算出相应的Z1轴向的补偿值。插补点之间的为直线插补。补偿值为正, 意味着补偿轴应沿负向移动。悬垂补偿功能有双向螺距误差补偿功能, 下垂补偿功能用于螺距误差或测量系统误差补偿时的定义方法:根据840D资料的描述, 机床的一个轴, 在同一补偿表中, 既可以定义为基准轴, 又可以定义为补偿轴。当基准轴和补偿轴同为一个轴时, 可以利用下垂补偿功能对该轴进行螺距误差或测量系统误差补偿。从补偿变量参数$AN_CEC_DIRECTION[t]的描述中可以看出, 由于下垂补偿功能补偿值具有方向性, 所以, 下垂补偿功能在用于螺距误差或测量系统误差时, 可以理解为在坐标轴两个方向上可以分别给予补偿。一个表应用于补偿轴的运行正方向, 另一个表应用于补偿同一轴的运行负方向。

5 误差补偿的适用范围

数控机床螺距误差补偿对开环控制系统和半闭环控制系统具有显着的效果, 可明显提高系统的定位精度和重复定位精度;对于全闭环控制系统, 由于其控制精度较高, 进行螺距误差补偿不会取得明显的效果, 但也可进行螺距误差补偿。

参考文献

[1]钟伟弘.数控机床定位误差的激光干涉法检测与补偿.组合机床与自化加工技术.