数控机床定位精度超差的研究

对我国数控机床的技术应用和设备改进进行了探讨,并对未来数控技术的发展提出了见解。

科技信息○机械与电子○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2010年第21期

数控机床定位精度超差的研究

陈颂阳

（广州市番禺职业技术学校广东

广州

511400）

【摘要】本文对数控机床的NC系统、电气系统、检测系统、进给传动系统、导轨运动副等可能引起定位精度超差的部位进行故障机理分析，并提出定位精度超差故障的处理措施。

【关键词】数控机床；定位精度；故障机理；处理措施数控机床定位精度指的是机床各坐标轴在数控装置控制下运动部件所能达到的目标位置的准确程度，即指零件或刀具等在程序指令控制下所能达到实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距，它反映了机床轴在行程内任意定位点的定位稳定性。定位精度是机床的一项非常重要的精度指标，将直接影响到零件的加工精度，也是机床验收中的一个重要项目。在各机床制造厂销售产品中，均作为主要技术参数给出明确的精度值，以表明机床的精度等级。

精密加工技术的迅速发展，对数控机床的位置精度也提出了更高的要求，特别是数控机床各轴的定位与重复定位精度。在数控机床的使用过程中，由于磨损等多种原因，定位精度会逐渐下降，并超出精度范围，致使加工产品精度下降，废品率上升。同时，也可能使机床本身不能正常运转，加剧机床的磨损，缩短其工作寿命。因此，研究数控机床定位精度超差的故障机理并提出调整处理措施，对快速处理数控机床定位精度超差故障，具有重要的意义。

1定位精度超差故障的处理思路

数控机床的定位精度受伺服系统、检测系统、进给系统和移动部件导轨的几何误差、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。定位精度超差的故障部位主要分为NC系统、电气系统、检测系统、进给传动系统、导轨运动副和其他外围因素，如图1所示。

图1故障部位框图

当机床定位精度下降导致加工零件出现的尺寸、形状、位置公差超差时，应对加工零件超差原因进行统计分析，并对机床运动轴进行定位精度检测（按国家标准执行），分清定位精度超差的运动轴。并根据精度超差分析与检测结果初步判别故障的类别，大致确定故障部位，以便于具体分析查找故障原因。

2

定位精度超差的故障机理与处理措施

2.1

NC系统

对于数控机床出现定位精度超差，从NC系统方面来

说，可能引起故障的原理一般是伺服进给系统的调整与参数设定不当，包括位置环增益、速度环增益、螺距误差补偿，反向间隙补偿等参数设置失效或设置不合理等。

NC系统引起定位精度超差的故障机理是：①位置环增益设置超调。位置环增益它影响进给速度和跟随误差，过高位置环增益会使机床振动，过低的位置环增益使系统位置指令的跟随能力差，从而影响定位精度，而且它和速度环增益是相互影响。②速度环增益设置超调。速度环增益控制电机的转速保持平稳，起到消除稳态误差的作用，过高或过低的速度环增益会使系统产生震荡或爬行，从而影响定位精度。③螺距误差补偿失效。螺距误差补偿是将机床实际移动的距离与指令移动的距离之差，通过调整数控系统的参数增减指令值的脉冲数，实现机床实际移动距离与指令值相接近，以提高机床的定位精度。不正确的螺距误差补偿或无补偿，将导致直线定位精度下降。④反向间隙补偿失效。反向间隙补偿可以消除驱动部件的反向死区、各机械运动传动幅的反向间隙等误差，不正确的反向间隙补偿或无补偿，数控系统无法清除机械运动中的反向间隙误差，从而影响定位精度。

对于位置环增益的调整处理，应在保证位置环系统稳定，位置不

超差（过冲）的前提下，使位置环增益越高越好。对于速度环增益的调整处理是在保证速度环系统稳定（不震荡）的前提下，允许超调并只有一个超调量不大的波头，使速度环响应最快，且系统稳定工作。

对于螺距补偿参数与反间隙补偿参数设置失效或偏差调整处理，应对机床进行实际检测，得出具体的实际补偿值方可进行补偿。因数控机床经过长期运行之后，螺距误差与反间隙误差会由于机械磨损而使误差增大，不是固定值。对于螺距误差，因补偿数值较多，可用专用软件进行计算，然后通过RS232将PC数据传输到NC中。采用PC机计算误差补偿的原理如图2所示：

图2误差补偿原理图

2.2

电气系统大量的数据统计显示，在机床故障总数中，由电气引发的故障占了相当大的比例，而对于定位精度故障而言，电气故障相对率也比较高，影响机床定位精度主要是电源电压不稳、接地不良或屏蔽不良等三个方面。

电气系统影响定位精度的故障机理是：①数控机床对电源电压要求较高，一般电源电压波动应该控制在+10%～-15%之间，而我国电源波动较大，质量不高，隐藏如高频脉冲这一类的干扰，还有人为的因素（如其他机床起动、拉闸断电等）干扰。不稳定的电源电压，可能使变频器、进给伺服系统、检测元件等受到干扰，导致有关数据丢失、脉冲不正常，检测数据不准确等，从而影响定位精度。②数控机 …… 此处隐藏：3191字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……