数控机床反向间隙的测量与补偿
引言
随着机械制造技术的不断发展，机床行业也已从过去的传统机床向数控机床这一换代产品过渡并得到迅速发展。数控机床的普及率逐年上升，主要原因在于数控技术的优越性。数控技术是适用航空、造船、宁宙飞行、武器生产等国防工业的生产而发展起来的，它特别适用于加工精度高、几何形状复杂、尺寸繁多、改型频繁的中小批量的机械零件生产。在国外从四十年代末期开始研究，随着晶体管集成电路及计算技术的发展，于五十年代末六十年代初期开始用于生产，并且愈来愈多地得到推广和应用。就我国目前制造业的技术水平及经济发展状况而论，经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使用，当前此类机床的占有率较高，多数属于开环或半闭环控制系统，其加工精度很大程度受机床的机械精度影响，因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题，是保证加工质量的重要环节。
数控机床间隙误差分析
间隙误差
数控机床机械间隙误差是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差，如图1所示。机床的进给链，其误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中，从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。当数控机床工作台在其运动方向上换向时，由于反向间隙的存在会导致伺服电机空转而工作台无实际移动，此称之为失动。如在g01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在goo快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低, 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。特别是采用半闭环控制的数控机床，反向间隙会影响到定位精度和重复定位精度，这就需要我们平时在使用数控机床时，重视和研究反向间隙的产生因素、影响以及补偿功能等，在学习和实践中认真总结发现反向间隙自动补偿过程中一些规律性的误差，采取恰当加工措施，提高零件的加工精度。
图1 反向间隙的形成原理
数控机床反向间隙的测定方法 反向间隙的测定方法：在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，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测定(一般为七次)，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。在测量时一定要先移动一段距离，否则不能得到正确的反向偏差值。 测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。当采用千分表或百分表进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也就不真实了。若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更精确。 例如，在三坐标立式机床上测量X轴的反向偏差，可先将表压住主轴的圆柱表面，然后运行如下程序进行测量： N10 G91 G01 X50 F1000；工作台右移 N20 X－50；工作台左移，消除传动间隙 N30 G04 X5；暂停以便观察
N40 Z50；Z轴抬高让开 N50 X-50：工作台左移 N60 X50：工作台右移复位 N70 Z-50：Z轴复位 N80 G04 X5：暂停以便观察 N90 M99； 需要注意的是，在工作台不同的运行速度下所测出的结果会有所不同。一般情况下，低速的测出值要比高速的大，特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时工作台运动速度较低，不易发生过冲超程(相对“反向间隙”)，因此测出值较大；在高速时，由于工作台速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小。 回转运动轴反向偏差量的测量方法与直线轴相同，只是用于检测的仪器不同而已。
反向间隙加速功能调整 技术部技术支持课：徐少华、郭柯 一、反向间隙加速功能的原理 在机床进给轴的传动过程中，由于反向间隙、摩擦等因素，造成电机在反向运转时产生滞后，电机的反转滞后造成加工的延时，此时，在加工圆弧象限过渡处将会留下象限凸起的条纹。 反向间隙加速功能的原理为：将人为设定的反向间隙加速补偿量补偿至速度环积分环节的VCMD ，用以改善电机由于传动环节的影响造成的滞后，降低在反转时的位置误差。其 原理如下： 2071反向间隙加速时间 2048反向间隙加速量 在分析机床进给轴反向运转产生滞后的原因中，一方面，电机本身摩擦引起的反转延时，另一方面，机床本身的传动摩擦引起的反转延时，为了更好的补偿上面两个因素导致的反转延时，二段反向间隙加速功能分别予以针对补偿。 二段反向间隙加速功能 说明： 实际机床调试时，是否使用二段反向间隙加速功能有以下几个注意点： 1、 如果使用一段加速功能，且一段加速量设定很大值仍无补偿效果，尝试使用二段反向 间隙加速功能。 2、 线轨机床导轨传动使用滑块结构，和轨道的接触面小，机床本身的传动摩擦小，往往 使用一段加速功能即可实现反向滞后的补偿。 3、 硬轨(方轨) 机床的导轨传动使用贴塑面整体接触，和导轨的接触面大，传动摩擦相应的 就会变大，在导轨掺刮不均匀的情况下，使用一段反向间隙补偿功能，往往达不到效果，此时，可以尝试使用2 段反向间隙补偿功能。 第一段：补偿电机的反转摩擦扭距 第二段：补偿机床的摩擦扭距
二、一段反向间隙加速功能的调整 1、将机床进给轴的位置环和速度环增益调整至合理值 如果在进给轴的增益没有进行合理的调整之前，进行进给轴反向运转延时滞后调整，此时，反向间隙减速功能并不能很容易的补偿反转滞后，提高伺服轴的位置环和速度环增益，本身就是在提高伺服的响应和刚性，进而补偿反转滞后的延时影响。 故：在进行反向间隙加速补偿功能之前，务必将位置环和速度环调整至较高的稳定值，在此基础上再进行其他功能的补偿，将会很容易进行补偿。 如下图：图一为VG=150时测定的圆，图二为VG=300时测定的圆。 图一
反向间隙测试原理 当丝杠向其相反方向运动时,由于丝杠反向间隙的存在会造成一段空运转,这时丝杠转动,但工数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件（如伺服电机、步进电机等）的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称为反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。同时，随着设备投入运行时间的增长，反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加，因此，反向间隙的测量和补偿非常重要，需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。 反向间隙的测定方法如下： 在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量此时停止位置与先前基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定(一般为七次)，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向间隙测量值。在测量时一定要先移动一段距离，否则不能得到
正确的反向间隙值。 测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。当采用千分表或百分表进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也就不真实了。 需要注意的是，在工作台不同的运行速度下所测出的结果会有所不同。一般情况下，低速的测出值要比高速的大，特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时工作台运动速度较低，不易发生过冲超程(相对“反向间隙”)，因此测出值较大；在高速时，由于工作台速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小。
史上最详细的经济补偿金分段计算方法（简单易懂） 有网友问过我这样2个问题： 1、员工工资超过社平工资的3倍的，经济补偿金是不是一定不能超过12个月？ 2、一个老师讲课说：员工工资不超过社平工资的3倍，员工工作了多少年，经济补偿金就支付多少个月，比如：员工工作20年，经济补偿金就支付20个月。这个老师说的对吗？这2个问题，实质是经济补偿金如何计算的问题。 答案我就不说了，希望大家看完本文之后，可以在评论区回答你自己关于这2个问题的答案。 一、我国经济补偿金采取的是分段计算规则，具体如下： 2008年1月1日之前的工作年限，适用《劳动合同法》施行之前的规则； 2008年1月1日之后的工作年限，适用《劳动合同法》施行之后的规则。 法条链接： 《劳动合同法》 第九十七条本法施行之日存续的劳动合同在本法施行后解除或者终止，依照本法第四十六条规定应当支付经济补偿的，经济补偿年限自本法施行之日起计算；本法施行前按照当时有关规定，用人单位应当向劳动者支付经济补偿的，按照当时有关规定执行。 二、《劳动合同法》实施之前的规则（以下简称旧规则）： 法条链接： 1、《劳动法》 第二十八条用人单位依据本法第二十四条、第二十六条、第二十七条的规定解除劳动合同的，应当依照国家有关规定给予经济补偿。
[备注：第24条规定的是协商一致解除合同，第26条规定的是非过错性解除合同（即：医疗期满、不胜任工作、情势变更），第27条规定的是经济性裁员。] 《劳动法》第28条规定了单位在五种情况下（第26条规定了三种）解除合同，应当依照国家有关规定给予经济补偿。 那什么是国家的有关规定呢？ 法条链接： 《关于贯彻执行〈中华人民共和国劳动法〉若干问题的意见》 36．用人单位依据劳动法第二十四条、第二十六条、第二十七条的规定解除劳动合同，应当按照劳动法和劳动部《违反和解除劳动合同的经济补偿办法》（劳部发〔1994〕481号）支付劳动者经济补偿金。 很显然，国家有关规定就是1994年12月3日劳动部颁布的文件：《违反和解除劳动合同的经济补偿办法》 法条链接： 2、《违反和解除劳动合同的经济补偿办法》 第五条经劳动合同当事人协商一致，由用人单位解除劳动合同的，用人单位应根据劳动者在本单位工作年限，每满一年发给相当于一个月工资的经济补偿金，最多不超过十二个月。工作时间不满一年的按一年的标准发给经济补偿金。 第六条劳动者患病或者非因工负伤，经劳动鉴定委员会确认不能从事原工作、也不能从事用人单位另行安排的工作而解除劳动合同的，用人单位应按其在本单位的工作年限，每满一年发给相当于一个月工资的经济补偿金。 第七条劳动者不能胜任工作，经过培训或者调整工作岗位仍不能胜任工作，由用人单位解除劳动合同的，用人单位应按其在本单位工作的年限，工作时间每满一年，发给相当于一个
数控机床各数控轴重复定位精度和反向间隙 一、重复定位精度 1、定义 重复定位精度是指机床滑板或大拖板在一定距离范围内（一般为200mm-300mm）往复运动7次千分表或激光干涉仪检测的精度。取这7次的最大差值。 2、影响因素 重复定位精度反映了伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等综合误差。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，是一个非常重要的精度指标。它是影响机器能力指数CMK，工序能力指数CPK的重要因素。 3、相关标准 GB/T18400.4-2010 与ISO标准相当。300毫米长度上±0.0035 JIS 日本标准 DIN 德国标准 二、重复定位精度和定位精度的区别。 定位精度指的是数控轴实际到达的位置和数控系统要求到达的位置误差。比如要求一个轴走100 mm ，结果实际上它走了100.01 多出来的0.01 就是定位精度。 重复定位指的是同一个位置多次定位过去产生的误差。比如要求一个轴走100 mm 结果第一次实际上他走了100.01 重复一次同样的动作他走了99.99 这之间的误差0.02 就是重复定位精度。 通常情况重复定位精度比定位精度要高的多。 单件生产（比如模具制造）要求机床具有较高的定位精度，大批量生产要求机床具有较高的重复定位精度 三、重复定位精度的检测方法。 有两种，一种使用激光干涉仪，一种使用千分表。 介绍千分表检测重复定位精度。
1、选取数控轴经常使用的一段长度（200~300）mm 。 2、由作业指导员按下列要求编写一段小程序： 1）设定坐标轴的起点 2）坐标轴以工进速度（300米/分）往前走200或300mm 。 3）停住3秒。（便于观察千分表） 4）返回起点 5）重复上述步骤共7次。 程序如下：（以X 轴为例） G91 X0 G01 X300. F300 G04 X3. G01 X0 M99 3、作业指导员运行先单节运行小程序，确认程序无误。 4、在停止的位置安装好千分表，并将千分表置零。 5、回到程序起点。 6、自动运行小程序，在暂停时观察千分表的读数并做好记录。 7、7次读数的最大差值即为该轴的重复定位精度。 四、重复定位误差超差处理对策： 1、当超差不大时如 0.02/300，可用激光干涉仪自带的软件对数控系统进行补偿。 当超差较大，应进一步确认是伺服系统问题、机械间隙、刚性问题、机械阻力（发卡）问题，做出相应的对策。 五、坐标轴的综合反向间隙 （背隙）（静态反向间隙） 1、通俗地讲就是伺服电机正转后变成反转的时候，在一定的角度内，尽管电机转动，但是各传动链还要等间隙消除（受力一侧的） 以后才能带动工作台运动，这个间隙就是综合反向间隙。这个间隙是一个综合值， 它反映了丝杠螺母
反向间隙的测定及补偿 任务内容 反向间隙值的测定 反向间隙的补偿 在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部位(如伺服电动机) 的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常称为反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，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，从而影响产品的加工精度。若反向间隙太大，经常在加工中出现圆不够圆，方不够方的废品零件。而FANUC半闭环数控则有相应的系统参数可实现较高精度的反向间隙补偿。即可实现切削进给和快速进给两种加工模式下的反向间隙补偿功能，从而可以提高轮廓加工和定位加工的精度。 一、反向间隙值的测定 在半闭环系统中，系统接收的实际值来自于电机编码器，轴在反向运行时指令值和实际值之间会相差一个反向间隙值，这个值就是反向间隙误差值。在全闭环系统中，系统接收的实际值来自于光栅尺，实际值中已包含反向间隙，故不存在反向间隙误差。 反向间隙补偿在坐标轴处于任何方式时均有效。当系统进行了双向螺距补偿时，双向螺距补偿的值已经包含了反向间隙，此时不需设置反向间隙的补偿值。 按以下步骤为例，说明测量切削进给方式下离机床参考点100mm 位置处的间隙量。 (1) 机床回参考点。 (2) 运行程序：G01X100F350；使机床以切削进给速度移动到测量点。安装千分表，将刻度对0，此时机床状态如图1所示。 图 1 设定机床测量点的位置示意图 (3) 运行程序：G01X 200F350，使机床以切削进给沿相同方向移动。此时机床状态如图2所示。 图 2 机床沿X 轴正向移动100mm 后的位置示意图
FANUC 0i-MC 数控机床反向间隙补偿方法 在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部位（如伺服电动机）的反向死区，各机械传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常称为反向间隙或矢动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，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，从而影响产品的加工精度。若反向间隙太大，经常在加工中出现“圆不够圆，方不够方”的废品零件。而FANUC 0i-MC半闭环数控则有相应的系统参数可实现较高精度的反向间隙补偿。即可实现切削进给和快速进给两种加工模式下的反向间隙补偿功能，从而可以提高轮廓加工和孔加工精度。 FANUC 0i-MC 数控机床反向误差测定 按以下步骤为例，说明测量切削进给方式下离机床参考点100mm位置处的间隙量。 1.机床回参考点。 2.运行程序：G01 X100. F350，使机床以切削进给速度移动到测量点。安装千分表，将刻度对0，此时机床状态如图1所示。
3.运行程序：G01 X200. F350，使机床以切削进给沿相同方向移动。此时机床状态如图2所示。 4.运行程序：G01 X100 F350，使机床以切削进给返回到测量点。此时机床状态如图3所示。 5.这时通过千分表的刻度即可读取数控机床在该位置100mm距离内的反向间隙A。 为了确保每个测量点的反向间隙尽可能准确，企业一般会对每个测量点进行7次的重复测量，然后以其平
均值作为该点的反向间隙。但由于数控机床在不同位置处的反向间隙并不是相同，也不成线性关系。因此为了能更精确的反应某机床的反向间隙，企业通常会在机床的行程中点及两端的3个位置的平均反向间隙后，取其中最大的一个反向间隙作为系统的补偿值。 设置切削进给方式下的间隙补偿量。该设置需要进入到系统参数1851号进行设置。具体设置步骤如下： 1.进入到1851参数设置页 2.进行单位换算。 参数设置的间隙补偿量单位为μm 而通常我们所测量的反向间隙单位一般为mm，因此在设置该参数时，必须进行单位转换。 3. 选择测量的轴，并输入到对应的参数中。
.反向间隙的补偿 首先要求机械安装完成后的反向间隙必须保证在一定范围内。反向间隙在不同速度下切换方向时的数值不同，所以反向间隙补偿时对进给和快速移动分开进行补偿，传统习惯上只是设定前者，这是不科学的。以FANUC Oi系统为例，说明如下： 参数：P1851：各轴进给时的反向间隙补偿值。 没定值：按切削进给(一般取500～1000mm/min)时检测的反向间隙值设定(用激光干涉仪测量)。 参数：P1852．各轴快速时的反向间隙补偿值。 设定值：按快速(例如10000mm/min)时检测的反向间隙值设定(用激光干涉仪测量)。 参数：P1800#4 RBK。 设定值：此位参数设定为1，则切削和快速的反向间隙可以分别生效。 2.螺距误差的补偿 数控系统一般每轴设置最大可达128点的螺距误差补偿点数。必要时，可对某轴进行补偿，一般习惯是按50mm或100mm的间隔进行补偿，为了提高精度，建议用5mm或10mm的间隔进行补偿，效果更好。 3.补偿计数器的设定 全闭环控制时，通常设定补偿计数器，以FANUCOi系统为例，说明如下：参数：P2010#5 HBBL反向问隙补偿值加到误差计数器中。 设定值：设定为0，表示为半闭环方式(标准设定)。 参数：P2010#4 HBPE螺距误差补偿值加到误差计数器中。 设定值：设定为0，表示为全闭环方式(标准设定)。 4.提高增益设定 在无振动的前提下，尽量提高位置环增益P1825，速度环增益P2043、P2045及负载惯量比P2021等参数。 游隙是滚动轴承能否正常工作的一个重要因素轴承的刚性，是指轴承产生单位变形所需力之大滚动轴承是一种精密的机械支承元件，轴承用户滚动轴承是一种精密的机械支承元件，轴承用户越南没有前段半导体晶圆厂，为了建立自有IC
丝杠补偿一般指丝杠的螺距误差补偿. 间隙补偿包括所有传动链中的间隙(包括丝杆螺母付)的补偿. 由于丝杆螺距的不均匀性,传动链正,反向运动的间隙,都会直接影响数控精度,有些通改进运动付的结构,例如采用滚珠丝杆,使之正反向间隙得以消除,但螺距误差是避免不了的.所以必须进行补偿,以求较高的精度.同样,齿轮啮合需要间隙才能正常运行,这种累计间隙误差也需要通过补偿,才能提高 控制精度. 丝杆（丝杠）反向间隙又称丝杠背隙、丝杠间隙、丝杠失动量 在数控机床的进给传动链中．齿轮传动、滚珠丝杠：螺母副等均存在反向间隙，这种厦向间隙的存在会造成机床丁作台反向运动时，伺服电动机空转而工作台实际不运动。对于采用半闭环伺服系统的数控机球．反向问隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响到产品的加工精度这就需要数挫系统提供反向间隙补偿功能，以便在加工过程中自动补偿一些有规律的误差，提高加工零件的精度。并且随着数控机床使用时删的增长，反向间隙还会因磨损造成的运动副间隙的增大而逐渐增加，因此需定期对数控机床各坐标轴的反向问隙进行测定和补偿。 1.反向间隙补偿过程 在数控系统无补偿的条件下，于机床测量行程范围内，在靠近行程的中点及两端的三个位置上分别进行多次测量，用千分表或百分表测量m各日标点位置P的平均反向间隙B．以所得平均值中的最大值为反向隙值B，并输人到数控系统反向间 隙补偿参数中。 CNC系统在控制坐标轴反向运动时，自动先让该标轴反向运动，然后再按指令进行运动．即数控系统会控制伺服电动机多走一段距离，这段距离等等于反向间隙值 B．从而补偿反向间隙。 需要指出的是这种方法只适合于半闭环数控系统．对于全闭环数控系统则不能采 取以上补偿办法。 2.反向间隙补偿方法 可使用激光干涉仪和百分表/千分表 百分表/千分表方法： 用手脉发生器移动相关轴，（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察相关轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床该轴运动的实际距离 d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1＞d=0.1mm(斜率大于
反向间隙补偿功能模块说明 固高运动控制器提供了反向间隙进行补偿功能，以降低机械传动反向间隙的影响。 图一X轴累积误差测试（黑线为正向累积误差，粉红线为负向累积误差） 对于一般的机械系统来说（如采用丝杠螺母传动或齿轮齿条传动）都会存在反向间隙，由于反向间隙的存在，轴反向运动开始时，累积误差不断加大，增加到完全补偿反向间隙后，累积误差又逐渐趋向于平稳波动。从正反向回复情况来看，由于无论是从正向到反向或者由反向到正向的换向过程，其反向间隙的影响是相当的。（如图一所示） 但在实际应用中，往往会碰到这样的问题，既在加工一个封闭的曲线时，封闭曲线不能很好的闭合。从分析知道，若封闭曲线的起点是处于一种“初始状态”（既传动机构当前要运动的方向与先前运动方向相反），对于封闭曲线必然存在由正向到反向和由反向到正向的方向变化次数是相等的，由反向间隙引起的累积误差被抵消了，封闭曲线能够较好的闭合。当然这种闭合并不意味着消除了反向间隙问题影响，而是反向间隙被转化到了封闭曲线的形状误差里去了。但如果封闭曲线的起点不是处于“初始状态”（既传动机构当前要运动的方向与先前运动方向相同），那结果就不一样了，因为这必然会导致由正向到反向和由反向到正向的方向变化次数相差一次，体现在最终结果上，是封闭曲线不能很好的闭合。 下图所示的是一个简单的测试是否存在反向间隙的方法，从起点A开始，沿虚线空程运动到B点，然后以B点为起点切割一个整圆，如果B点处存在封口不重合，可判断X轴机械传动存在反向间隙。
一般机床在出厂前都有各项性能指标的测定过程，如利用激光干涉仪测定出相关参数。当然也可以通过百分表、千分表、或者扭簧表等简易设备进行现场测试，定出反向间隙的参考值。 在得到各个轴的反向间隙值后，就可以用GT_SetBacklash对反向间隙进行自动的补偿了。但要正确的使用该指令还会碰到一个问题，由于该指令是通过判断运动方向的变化来进行动态补偿的，而运动前的机构的运动方向无法自动得到，被默认为运动初始状态是无反向间隙的。 因此要正确使用该补偿指令，必须要保证在调用指令前后没有反向间隙。 具体操作过程是： 首先，得到要进行的一系列轨迹运动中各轴第一次运动时的方向，对于圆弧插补运动，则根据圆弧的旋向确定。 然后，控制各轴分别沿其在轨迹运动时将要进行第一次运动方向运动一段距离，以保证各轴开始运动都是无反向间隙的。 最后，按测定的反向间隙进行设定。 启动轨迹运动后，板卡将根据运动方向的变化进行反向间隙自动补偿了。 本指令可应用于程序的任何地方。 反向间隙补偿功能指令说明 指令GT_SetBacklash 指令类别立即指令 适用控制器 GE-X00-SX 函数原型unsigned short GT_SetBacklash(unsigned short axis, unsigned short value) 功能说明 启动反向间隙补偿功能，并自动补偿反向间隙 参数说明 Axis：轴号。范围（1－4）； value：反向间隙值，单位是pulse, 范围（0～65536），一般推荐不超 过5000，默认值为0。 应用说明1、测出轴实际间隙量。 2、使需要进行反向间隙补偿的轴朝一个方向运动超过一个间隙量的
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ac17590809.html, 数控机床传动反向间隙的测量与补偿 作者：胡长愿位春燕 来源：《职业·下旬》2012年第02期 摘要：传动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，从而造成零件的加工误差,需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。本文主要阐述经济型数控机床 的传动反向间隙的测量和补偿。 关键词：传动反向间隙测量补偿 随着机械制造技术的不断发展，由于数控技术的优越性，数控机床的普及率逐年上升。数控技术特别适用于加工精度高、几何形状复杂、尺寸繁多、改型频繁的中小批量的机械零件生产。就我国目前制造业的技术水平及经济发展状况而论，经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使用的，因此当前此类机床的占有率较高。但这类数控机床多数属于开环或半闭环伺服系统，这两种控制方式都不能像带有直线位移检测反馈装置的全闭环伺服系统一样对机床的机械传动部分进行有效的补偿。这样，反向间隙的存在就影响到机床的定位精度和重复定位精度，反映到工件上就会造成加工误差。因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题，是保证加工质量的重要环节。 一、传动反向间隙的不利影响 数控机床机械间隙误差，是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差，误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差，是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。如在G01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在G00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时 各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大，则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低, 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。同时，随着设备投入运行时间的越来越长，反向偏差还会随着因磨损造成的运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。 二、传动反向间隙的测量 为了减小传动反向间隙对机床精度的影响，可以采取调整和预紧的方法来减小间隙，但机械传动间隙是不能完全被消除的。为了更好地消除误差，现代数控系统提供了传动反向间隙软补偿方式，以尽可能减小传动反向间隙对零件加工精度的影响，即通过测量获得传动反向间隙
摘要：传动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，从而造成零件的加工误差,需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。本文主要阐述经济型数控机床的传动反向间隙的测量和补偿。 关键词：传动反向间隙测量补偿 随着机械制造技术的不断发展，由于数控技术的优越性，数控机床的普及率逐年上升。数控技术特别适用于加工精度高、几何形状复杂、尺寸繁多、改型频繁的中小批量的机械零件生产。就我国目前制造业的技术水平及经济发展状况而论，经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使用的，因此当前此类机床的占有率较高。但这类数控机床多数属于开环或半闭环伺服系统，这两种控制方式都不能像带有直线位移检测反馈装置的全闭环伺服系统一样对机床的机械传动部分进行有效的补偿。这样，反向间隙的存在就影响到机床的定位精度和重复定位精度，反映到工件上就会造成加工误差。因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题，是保证加工质量的重要环节。 一、传动反向间隙的不利影响 数控机床机械间隙误差，是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差，误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差，是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。如在g01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成圆不够圆，方不够方的情形；而在g00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大，则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低, 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。同时，随着设备投入运行时间的越来越长，反向偏差还会随着因磨损造成的运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。 二、传动反向间隙的测量 为了减小传动反向间隙对机床精度的影响，可以采取调整和预紧的方法来减小间隙，但机械传动间隙是不能完全被消除的。为了更好地消除误差，现代数控系统提供了传动反向间隙软补偿方式，以尽可能减小传动反向间隙对零件加工精度的影响，即通过测量获得传动反向间隙值，将此数值存储在数控系统相应的参数中，此后每当数控机床反向运动时，数控系统便会控制伺服电动机多走一段距离，这个距离就等于输入到系统中的传动反向间隙值，从而近似补偿了传动反向间隙误差。 1.手动测量 下面以测量机床的z向反向传动间隙为例： （1）手动方式操作机床向z轴正向移动一个距离。 （2）将带有杠杆百分表的表架安装在机床导轨上，表头指向溜板侧面，表针盘面置零(即以此点为基准)。 （3）使用点动进给方式或者手轮方式，操作机床向z轴在同一方向移动一段距离(即与刚才移动方向相同)。 （4）然后再向z轴负方向移动相同的距离。 （5）观察停止位置与基准位置之差。分两种情况：一是指针未发生变化,则反向间隙为正值，使用点动进给方式或者手轮方式操作机床向z轴负方向移动，记录移动距离直至百分表指示值变化，此时反向间隙为车床移动的距离与百分表示值之差；二是百分表指针发生变化，则反向间隙为负值，反向间隙为百分表示值。
数控机床反向间隙的测量与补偿 引言 随着机械制造技术的不断发展，机床行业也已从过去的传统机床向数控机床这一换代产品过渡并得到迅速发展。数控机床的普及率逐年上升，主要原因在于数控技术的优越性。数控技术是适用航空、造船、宁宙飞行、武器生产等国防工业的生产而发展起来的，它特别适用于加工精度高、几何形状复杂、尺寸繁多、改型频繁的中小批量的机械零件生产。在国外从四十年代末期开始研究，随着晶体管集成电路及计算技术的发展，于五十年代末六十年代初期开始用于生产，并且愈来愈多地得到推广和应用。就我国目前制造业的技术水平及经济发展状况而论，经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使用，当前此类机床的占有率较高，多数属于开环或半闭环控制系统，其加工精度很大程度受机床的机械精度影响，因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题，是保证加工质量的重要环节。 数控机床间隙误差分析 间隙误差 数控机床机械间隙误差是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差，如图1所示。机床的进给链，其误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中，从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。当数控机床工作台在其运动方向上换向时，由于反向间隙的存在会导致伺服电机空转而工作台无实际移动，此称之为失动。如在g01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在goo快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低, 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。特别是采用半闭环控制的数控机床，反向间隙会影响到定位精度和重复定位精度，这就需要我们平时在使用数控机床时，重视和研究反向间隙的产生因素、影响以及补偿功能等，在学习和实践中认真总结发现反向间隙自动补偿过程中一些规律性的误差，采取恰当加工措施，提高零件的加工精度。 图1 反向间隙的形成原理
数控机床机械间隙误差是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差。比如机床的进给链，其误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等，这些误差在朝在一个方向运动时是不存在的。 机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中，从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。当数控机床工作台在其运动方向上换向时，由于反向间隙的存在会导致伺服电机空转而工作台无实际移动，此称之为失动。如在g01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方” 的情形；而在goo快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低, 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。特别是采用半闭环控制的数控机床，反向间隙会影响到定位精度和重复定位精度，这就需要我们平时在使用数控机床时，重视和研究反向间隙的产生因素、影响以及补偿功能等，在学习和实践中认真总结发现反向间隙自动补偿过程中一些规律性的误差，采取恰当加工措施，提高零件的加工精度 请问什么叫做反向间隙 因为丝杠和丝母之间肯定存在一定的间隙，所以在正转后变换成反转的时候，在一定的角度内，尽管丝杠转动，但是丝母还要等间隙消除（受力一侧的）以后才能带动工作台运动，这个间隙就是反向间隙，但是要反映在丝杠的旋转角度上。 怎么调整数控机床的反向间隙？ 首先先确认是半闭环系统的数控机床，因为全闭环不需要补偿反向间隙，开环无法补偿。 1.机械调整，对滚珠丝杆螺母副进行调整，旋紧即可。（不能过紧） 2.通过激光干涉仪器检测出机床再各个位置的反向间隙值，输入到机床内部参 数进行补偿（具体参数查询机床资料）。 数控机床反向间隙与重复定位精度的关系 不管反向间隙多大，全闭环都能保证你定位、重复定位；半闭环则保证不了。
数控机床传动反向间隙的测量与补偿 专业开发lDEVOLOPMENT 数控机床传动反向间隙的测量与补偿 摘要:传动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,从而遣成零件的加工误差,需要定期对机 床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿.本文主要阐述经济 型数控机床的传动反向间隙的测量和补偿. 关键词:传动反向间隙测量补偿 随着机械制造技术的不断发展,由于数控技术的优越 性,数控机床的普及率逐年上升.数控技术特别适用于加工 精度高,几何形状复杂,尺寸繁多,改型频繁的中小批量的 机械零件生产.就我国目前制造业的技术水平及经济发展状 况而论,经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使 用的,因此当前此类机床的占有率较高.但这类数控机床多 数属于开环或半闭环伺服系统,这两种控制方式都不能像带 有直线位移检测反馈装置的全闭环伺服系统一样对机床的机 械传动部分进行有效的补偿.这样,反向间隙的存在就影响 到机床的定位精度和重复定位精度,反映到工件上就会造成 加工误差.因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题, 是保证加工质量的重要环节. 一 ,传动反向问隙的不利影响 数控机床机械间隙误差,是指从机床运动链的首端至执 行件全程由于机械间隙而引起的综合误差,误差来源于电机轴 与齿轴由于键联引起的间隙,齿轮副间隙,齿轮与丝杠间由键 联接引起的间隙,联轴器中键联接引起的间隙,丝杠螺母间隙 等.机床反向间隙误差,是指由于机床传动链中机械间隙的存
在,机床执行件在运动过程中从正向运动变为反向运动时,执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差,最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差.如在CO1切削运动时,反向偏差会影响插补运动的精度,若偏差过大就会造成"圆不够圆,方不 够方"的情形;而在CO0快速定位运动中,反向偏差影响机床的定位精度,使得钻孔,镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低.这样的反向间隙若数值较小,对加工精度影响不大,则不 需要采取任何措施;若数值较大,则系统的稳定性明显下降, 加工精度明显降低,尤其是曲线加工,会影响到尺寸公差和曲线的一致性,此时必须进行反向间隙的测定和补偿.同时,随 着设备投入运行时间的越来越长,反向偏差还会随着因磨损造成的运动副间隙的逐渐增大而增加,因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿. 二,传动反向间隙的测量' 为了减小传动反向间隙对机床精度的影响,可以采取调 整和预紧的方法来减小间隙,但机械传动间隙是不能完全被消除的.为了更好地消除误差,现代数控系统提供了传动反向间文/胡长愿位春燕 隙软补偿方式,以尽可能减小传动反向间隙对零件加工精度的影响,即通过测量获得传动反向间隙值,将此数值存储在数控系统相应的参数中,此后每当数控机床反向运动时,数控系统便会控制伺服电动机多走一段距离,这个距离就等于输入到系统中的传动反向间隙值,从而近似补偿了传动反向间隙误差. T.手动测量 下面以测量机床的Z向反向传动间隙为例: (1)手动方式操作机床向z轴正向移动一个距离. (2)将带有杠杆百分表的表架安装在机床导轨上,表 头指向溜板侧面,表针盘面置零(即以此点为基准). (3)使用点动进给方式或者手轮方式,操作机床向z轴
摘要：针对fanuc 0i d数控机床，介绍了使用步距规测量反向间隙的步骤和使用参数补偿反向间隙的方法。希望通过文章的分析，能够对相关工作提供参考。 关键词：fanuc 0i d；步距规；反向间隙补偿 1 概述 数控机床的主要精度指标要求包括几何精度，位置精度和加工精度。其中位置精度主要包括定位精度和重复定位精度等，它的大小直接影响数控机床的加工精度。而数控机床位置精度误差产生的主要原因是滚珠丝杠等机械结构存在反向间隙。fanuc 0i-d数控系统可以通过参数补偿反向间隙，从而提高数控机床的定位精度和重复定位精度。 目前我国检测数控机床轴线反向间隙经常采用的标准有两个：国际标准iso230-2：1997或国家标准gb17421.2-2000。经常采用的测量仪器有激光干涉仪和步距规。有些用户认为步距规太老旧了，激光干涉仪的精度更高，其实这是很大的误解。举例来说，直到今天，世界上最高档的数控装备当属高档三坐标测量机，如南京齿轮厂在2011年购买的一台德国莱兹公司生产的规格为3m的三坐标测量机，德国人就是用规格1m的步距规分段进行现场检验和校准的。[1]文章介绍利用步距规进行数控机床反向间隙测量的步骤和方法。 2 反向间隙的测量步骤 采用步距规和激光干涉仪检测反向间隙的步骤基本一致，即在所检测的轴线行程中记录三个以上基准位置的读数，每个位置多次测量取平均数，并将各个位置处的平均数的最大值作为反向间隙测量值。具体测量步骤如下：（1）清零1851，1852号参数后重启数控系统。（2）数控机床回参考点。（3）将步距规放置到工作台上找正。以测量x轴反向间隙为例，找正的目的就是使步距规轴线与x轴轴线平行。放置步距规之前要将步距规和工作台擦拭干净后再放置，另外杠杆百分表表杆不宜伸出过长。（4）编制数控程序按照图1标准检验循环路径移动。 图1 是gb17421.2-2000给出的标注检验循环路径。图中的步距规有8个基准位置，一共进行了五组数据的测试，每组数据包括正反两个方向的数据采集，也就是说在每一个基准位置有正反两个方向需要记录数据，共五组数据。按照国家标准gb17421.2-2000对数据处理即可得到该直线轴的反向间隙数据。 操作中要注意区分运动起始位置和基准位置。基准位置应为待检测轴线移动一定距离后的位置，即从运动起始位置开始运动一定距离后才接触基准位置，不能将起始位置作为基准位置进行测量，否则会造成较大的测量误差。fanuc 0i d数控系统区分切削进给g01与快速进给g00时的反向间隙补偿，在编制数控程序时需要分别使用g01和g00指令编制两个检测程序。 3 fanuc 0i-d数控机床反向间隙参数补偿 根据实验可知，反向间隙的测量值随着切削运动速度的不同有所变化。一般情况下，采用g01的测量值比g00的测量值大。fanuc 0i d数控系统可以针对g01，g00分别进行反向间隙补偿。 fanuc 0i-d的1800号参数的第四位#4 rbk：是否进行切削/快速移动反向间隙补偿[3]。该位需要设置为1来表示区分切削/快速进给反向间隙补偿。 1851号参数：反向间隙补偿量[3]，单位为μm，输入数据时要注意单位转换，并且需要注意轴号与所检测的轴对应。另外，一般数控机床厂家会对1851等重要系统参数加密，为了能对这类参数编辑，操作人员需要获得相应权限使这些参数处于可编辑的状态。 1852号参数：每个轴的快速移动时的反向间隙补偿量[3]。 数控机床y轴的反向间隙补偿可参照上面x轴反向间隙补偿步骤进行。z轴的反向间隙补偿需要将步距规竖直放置到工作台上进行，具体步骤和x轴检测步骤类似。