数控机床螺距误差补偿_杨永

一、螺距误差产生原因
①滚珠丝杆副处在进给系统传动链的末级，丝杆和螺母存在各种误差，如螺距累积误差、螺纹滚道型面误差、直径尺寸误差等，其中丝杆的螺距累积误差会造成机床目标值偏差。

②滚珠丝杆在装配过程中，由于采用了双支承结构，使丝杆轴向拉长，造成丝杆螺距误差增加，产生机床目标值偏差。

③在机床装配过程中，丝杆轴线与机床导轨平行度的误差会引起机床目标值偏差。

二、螺距误差补偿的作用
螺距误差补偿通过调整数控系统的参数增减指令值的脉冲数，实现机床实际距离与指令移动距离相接近，以提高机床的定位精度。

螺距误差补偿只对机床补偿段起作用，在数控系统允许的范围内起到补偿作用。

文章编号:1001-2265(2010)02-0098-04收稿日期:2009-09-29;修回日期:2009-10-26作者简介:李继中(1963—),男,湖南人,深圳职业技术学院高级工程师,副处长,从事数控技术研究,(E -mail )ljizhong@szp t .edu .cn 。

数控机床螺距误差补偿与分析李继中(深圳职业技术学院,深圳　518055)摘要:文章通过实例介绍数控机床滚珠丝杆传动机构的螺距误差的测量、补偿依据、补偿方法与操作要点,以及补偿效果的验证与分析。

通过利用英国REN I SHAW 公司的ML10激光干涉仪对F ANUC 0i 系统数控铣床X 轴的螺距误差进行测量、补偿及验证,结果说明,对滚珠丝杆传动机构的反向偏差与螺距误差进行补偿是提高机床精度的一种重要手段。

关键词:滚珠丝杆;螺距误差;反向偏差;补偿;定位精度;激光干涉仪中图分类号:TH16;TG65 文献标识码:AThe Com pen s a ti on and Ana lysis of P itch Error for NC M ach i n i n g ToolsL I J i 2zhong(Shenzhen Polytechnic,Shenzhen 518055,China )Abstract:22、’2Key words:0　引言目前,机床的传动机构一般均为滚珠丝杆副。

当机床几何精度得到保证后,机床轴线的反向偏差与滚珠丝杆的螺距误差是影响机床定位精度与重复定位精度的主要因素,对机床轴线的反向偏差、滚珠丝杆的螺距误差进行补偿能极大地提高机床精度,机床控制系统也对这个两个补偿参量设置了专门的参数,供轴线误差补偿之用,并将其补偿功能作为控制系统的基本控制功能。

1　螺距误差的补偿方式由于加工设备的精度及加工条件的变化影响,滚珠丝杆都存在螺距误差。

螺距误差补偿对开环控制系统和半闭环控制系统具有显著的效果,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,由于其控制精度高,螺距误差补偿效果不突出,但也可以进行螺距误差补偿,以便提高控制系统的动态特性,缩短机床的调试时间。

项目数控车床丝杠螺距误差的补偿一、工作任务及目标1．本项目的学习任务（1）学习数控车床丝杠螺距误差的测量和计算方法；（2）学习数控车床螺距误差参数的设置方法。

2．通过此项目的学习要达到以下目标（1）了解螺距误差补偿的必要性；（2）掌握螺距误差补偿的测量和计算方法；（3）能够正确设置螺距误差参数。

二、相关知识滚珠丝杠螺母机构数控机床进给传动装置一般是由电机通过联轴器带动滚珠丝杆旋转，由滚珠丝杆螺母机构将回转运动转换为直线运动。

1、滚珠丝杠螺母机构的结构滚珠丝杠螺母机构的工作原理见图1；在丝杠1 和螺母 4 上各加工有圆弧形螺旋槽，将它们套装起来变成螺旋形滚道，在滚道内装满滚珠2。

当丝杠相对螺母旋转时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，同时滚珠沿螺旋形滚道滚动，使丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦。

螺母螺旋槽的两端用回珠管 3 连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。

2、进给传动误差螺距误差：丝杠导程的实际值与理论值的偏差。

例如PⅢ级滚珠丝杠副的螺距公差为0.012mm/300mm。

反向间隙：即丝杠和螺母无相对转动时丝杠和螺母之间的最大窜动。

由于螺母结构本身的游隙以及其受轴向载荷后的弹性变形，滚珠丝杠螺母机构存在轴向间隙，该轴向间隙在丝杠反向转动时表现为丝杠转动α角，而螺母未移动，则形成了反向间隙。

为了保证丝杠和螺母之间的灵活运动，必须有一定的反向间隙。

但反向间隙过大将严重影响机床精度。

因此数控机床进给系统所使用的滚珠丝杠副必须有可靠的轴向间隙调节机构。

图2为常用的双螺母螺纹调隙式结构，它用平键限制了螺母在螺母座内的转动，调整时只要扮动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一定距离，在将反向间隙减小到规定的范围后，将其锁紧。

3、电机与丝杠的联接、传动方式直联：用联轴器将电机轴和丝杠沿轴线联接，其传动比为1：1；该联接方式传动时无间隙；同步带传动：同步带轮固定在电机轴和丝杠上，用同步带传递扭矩；该传动方式传动比由同步带轮齿数比确定，传动平稳，但有传动间隙；齿轮传动：电机通过齿轮或齿轮箱将扭矩传到丝杠，传动比可根据需要确定；该方式传递扭矩大，但有传动间隙。

应用激光干涉仪完成RAMMATTIC1201数控机床螺距误差补偿摘要对每个工厂来讲，购买数控机床都是一笔相当可观的投资。

为了保证机床安装完成后迅速投入生产，必须保证精度在合格范围内。

因此检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等机床精度尤为关键和重要。

关键词数控机床；激光干涉仪；螺距；误差补偿；精度1 SINUMERIK 840D系统简介SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。

它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU （PLC-CPU）。

三部分在功能上既相互分工，又互为支持。

2 SINUMERIK 840D系统机床的螺距误差补偿2.1 螺距误差补偿（LEC）数控机床“间接测量”原理：行程范围内任意位置上的丝杠的螺距为恒定不变的，这样坐标轴的实际位置可以由驱动轴的位置导出。

但由于轴的制造质量存在差异，加之测量手段本身的误差（比较起来还算小的）和与机床有关的其他误差影响，因此或多或少的存在偏差。

这样的综合误差可以通过轴的全行程范围内的一条误差曲线而求得。

测量时需用一个高精度仪器作为基准测量工具。

例如：激光干涉仪。

通过将相应的螺距误差补偿值输入控制器中，可大大提高机床的加工精度，降低加工工件的误差。

螺距误差补偿是按轴进行的，与其相关的轴参数有两个：MD38000最大补偿点数MD32700螺距误差补偿使能MD32700=0禁止，可以修改补偿值，补偿值不生效MD32700=1使能，补偿文件写保护，补偿值生效* 在此需要特别说明的是机床螺距误差补偿值是在该轴返回参考点后才生效。

2.2 螺距误差补偿的方法螺距误差补偿的方法有两种，方法一：·系统自动生成补偿文件·将补偿文件传入PC计算机中·在PC计算机上编辑并输入补偿值·将修改后的补偿文件在传回系统中方法二：·系统自动生成补偿文件·将补偿文件的文件格式改为加工程序格式·通过840D的MMC输入补偿值·将修改后的补偿文件运行一遍即可将补偿值送入系统中3 雷尼绍激光干涉仪的介绍雷尼绍ML10高性能激光干涉仪是机床、三坐标测量机及其它定位装置精度校准用的高性能仪器。

机械 2006年第1期 总第33卷 金属加工 ·41·———————————————收稿日期：2005－10－30作者简介：张文俊，鄂东职业技术学院数控实训中心主任。

主要研究方向：CAD/CAM ，数控机床。

数控机床螺距误差的测定与补偿张文俊（鄂东职业技术学院，湖北 黄冈 438000）摘要：介绍了华中数控机床螺距误差的测定程序，并给出了相应的补偿办法。

关键词：螺距误差；测定；补偿中图分类号：TG659 文献标识码：B 文章编号：1006－0316（2006）01－0041－02数控机床的螺距误差，即丝杠导程的实际值与理论值的偏差。

尽管数控机床采用了高精度的滚珠丝杠副，但制造误差总是存在的，因此螺距误差不可避免，这样会影响到机床的定位精度和重复定位精度。

要得到超过滚珠丝杠精度的运动精度，必须采用螺距误差补偿功能，利用数控系统对螺距误差进行补偿和修正。

必须进行数控机床螺距误差补偿的另一原因是随着数控机床投入运行时间的增长，因磨损造成的螺距误差会逐渐增大，采用螺距误差定期测定与补偿可提高机床的精度，延长机床使用寿命。

作者所在单位使用的是华中数控机床，现就根据华中数控车床给出螺距误差测定与补偿方法。

1 螺距误差补偿原理在机床坐标系中，在无补偿的条件下，于轴线测量行程内将测量行程分为若干段，测量出各目标位置P i 的平均位置偏差x i ，把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，实际运动位置为P ij =P i +x i ，使误差部分抵消，实现误差的补偿。

2 螺距误差测定程序图1为步距规结构图。

因步距规测定精度时操作简单而在批量生产中被广泛采用，本文给出利用步距规测定机床螺距误差的数控程序：%0008；文件头G92 X0 Y0 Z0；建立临时坐标（应该从参考点位置开始） WHILE[TRUE]；循环次数不限，即死循环#1=P 1输入步距规P 1点尺寸 #2=P 2；输入步距规P 2点尺寸 #3=P 3；输入步距规P 3点尺寸 #4=P 4；输入步距规P 4点尺寸区性 #5=P 5；输入步距规P 5点尺寸G90 G01 X5 F1500；X 轴正向移动5mmG01 Y15 F1500；Y 轴正向移动15mm，将表头从步距规测量面上移开N05 X0；X 轴负向移动5mm 后返回测量位置，并消除反向间隙，此时测量系统清零G01 Y0 F300；Y 轴负向移动15mm，让表头回到步距测量面 G04 X5；暂停5s，记录表针读数 G01 Y15 F1500X-#1；负向移动，使表头移动到（I=1，P i =P 1，下同）点 Y0 F300G04 X5；暂停5s，测量系统记录数据 G01 Y15 F1500X-#2；负向移动，使表头移动到P 2点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500X-#3；负向移动，使表头移动到P 3点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500X-#4；负向移动，使表头移动到P 4点Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500X-#5；负向移动，使表头移动到P 5点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500x-（#5+5）；负向移动5mm（越程） X-#5；越程后正向移动至P 5点·42· 金属加工 机械 2006年第1期 总第33卷Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500 X-#4；正向移动至P 4点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500 X-#3；正向移动至P 3点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500 X-#2；正向移动至P 2点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500 X-#1；正向移动至P 1点 Y0 F300 G04 X5 G01 Y15 F1500 X0；正向移动至P 0点 Y0 F300 G04 X5ENDW；循环程序尾 M02；程序结束图1 步距规结构图3 螺距误差的补偿方法（1）在开机后进行回零操作。

机床螺距误差补偿知多点1.什么是螺距误差开环和半闭环数控机床的定位精度主要取决于高精度的滚珠丝杠。

但丝杠总有一定螺距误差，因此在加工过程中会造成零件的外形轮廓偏差。

螺距误差是指由螺距累积误差引起的常值系统性定位误差。

2.螺距误差补偿的原理螺距误差补偿的基本原理就是将数控机床某轴上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，计算出在数控加工全行程上的误差分布曲线，再将误差以表格的形式输入数控系统中。

这样数控系统在控制该轴的运动时，会自动考虑到误差值，并加以补偿。

3.螺距误差补偿方法硬件方法提高机床部件的加工装配精度，此方法不仅受到加工机床精度等级的制约，而且随着加工精度的提高，加工成本呈指数级增加，效益不高；软件方法通过SJ6000激光干涉仪采集数控机床的定位精度，再利用数控机床的可编程、智能性，对机床误差进行补偿从而达到提高机床精度的要求。

采用这种方法，无需对数控机床的硬件进行改造遍可较大幅度的提高数控机床的加工精度。

4. SJ6000激光干涉仪基本参数稳频精度：0.05ppm动态采集频率：50 kHz预热时间：约8分钟工作温度范围：(0~40)℃存储温度范围：(-20~70)℃环境湿度：(0~95)%RH空气温度传感器：±0.1℃(0~40)℃，分辨力0.01℃材料温度传感器：±0.1℃(0~55)℃，分辨力0.01℃空气湿度传感器：±5%RH (0~95)%RH大气压力传感器：±0.1kPa (65~115)kPa测量距离：(0~80)m (无需远距离线性附件)测量精度：0.5ppm (0~40)℃测量分辨力：1nm测量最大速度：4m/s。

数控机床的误差补偿随着我国经济的飞速发展，数控机床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用,精密加工技术的迅速发展与零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度也提出了更高的要求。

尽管用户在选购数控机床时，都十分看重机床的位置精度，特别是各轴的定位精度与重复定位精度。

但是这些使用中的数控机床精度到底如何呢? 大量统计资料表明:65.7%以上的新机床,安装时都不符合其技术指标；90%使用中的数控机床处于失准工作状态。

因此,对机床工作状态进行监控与对机床精度进行经常的测试是非常必要的,以便及时发现与解决问题,提高零件加工精度。

目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准ISO230-2或国家标准GB10931-89等。

同一台机床，由于采用的标准不同，所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。

数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差与定位精度。

对于这二者的测定与补偿是提高加工精度的必要途径。

一、反向偏差在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电动机、伺服液压马达与步进电动机等)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与重复定位精度, 从而影响产品的加工精度。

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。

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, 因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定与补偿。

（1）反向偏差的测定反向偏差的测定方法：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。

2017年第6期商丘职业技术学院学报V o l .16N o .6第16卷(总第93期)J O U R N A L O FS HA N G Q I U V O C A T I O N A L A N DT E C HN I C A LC O L L E G ED e c .2017收稿日期:2017-08-29基金项目:2015年度河南省高等学校重点科研计划项目 双立柱数控镗削铲斗销孔专用机床关键部件优化设计 (15B 460009)作者简介:雷楠南(1983-),男,河南灵宝人,三门峡职业技术学院讲师,硕士,主要从事数控技术和机械设计制造研究㊂数控机床丝杠螺距误差测量及系统补偿雷楠南(三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000) 摘 要:基于雷尼绍X L -80激光干涉仪测量数控机床X 坐标轴的螺距误差,通过激光干涉仪及线性镜组的正确安装和光路调整㊁测量程序编制及机床实际测量,对获得的误差数据进行分析得到了误差曲线图.同时,以F A N U C 0i -D 数控系统为例,介绍了螺距误差补偿相关系统参数设置方法,将获得的误差补偿数据进行系统补偿后再次测量了螺距误差,测量结果证明机床精度有效提高. 关键词:激光干涉仪;螺距误差;F A N U C ;数控系统;误差补偿 中图分类号:T G 659文献标志码:A文章编号:1671-8127(2017)06-0089-040 引言数控机床加工精度由刀具与工件之间的相对位置决定.在影响加工精度的众多因素中,机床的动态误差是主要因素[1]20.为了提高机床的精度,在尽可能提高机床机械部件制造㊁装配精度的前提下,通常采用软件补偿方式进一步提高精度.因此,利用软件补偿方法提高机床精度只是对机床精度的小范围修正.对于数控机床而言,因为滚珠丝杠副本身的制造误差及机床装配过程中的安装误差,在数控机床调试过程中通常利用雷尼绍激光干涉仪来检测其定位精度,并通过数据分析软件对测试数据进行分析得到误差补偿数据,将误差补偿输入数控系统对机床的运动精度进行修正.此外,数控机床在使用过程中,随着使用年限的延长,丝杠的磨损必然导致机床精度的下降.在不需更换丝杠情况下提高精度,同样可利用激光干涉仪对机床进行检测得到误差补偿数据,利用数控系统通过软件补偿方法提高精度[2]90.本文讲述如何利用激光干涉仪来检测丝杠螺距误差,并通过数控系统进行误差补偿来提高机床运动精度.1 基于X L -80激光干涉仪测量丝杠螺距误差利用激光干涉仪测量数控机床丝杠螺距误差时,除了激光头之外,主要用到的是线性测量镜组.线性测量镜组包括1个分光镜和2个线性反射镜.此外,还要用到辅助装置如三脚架㊁镜组安装组件(安装杆㊁镜组夹紧块)等.在测量丝杠螺距之前,先要将激光干涉仪及测量镜组进行正确安装和激光调光.1.1 激光干涉仪及线性镜组的正确安装及调光测量数控机床各坐标轴丝杠螺距误差时,激光干涉仪及线性镜组的正确安装方法如图1所示.通常情况下,激光头一经安装调整好后,在变换测量其他坐标轴时只需调整线性镜组的安装位置即可.激光干涉仪及线性镜组安装完成后,接通激光头的电源,预热6m i n 后,通过调整光路使反射光几乎全部进入激光头的入口,即可完成对光[3]80,[4]114.文中以MV C 400数控加工中心X 坐标轴丝杠螺距误差测量为例,来说明激光干涉仪及线性镜组的正确安装及调光,如图2所示.调整光路时,首先,将反射镜靠近分光镜,调整光路,使激光头能接收到反射光;其次,再移动X 轴使反射镜远离分光镜,在X 轴行程末端的测量位置进行光路调整,使激光头能接收到反射光;再次,移动X 坐标轴,使反射镜在测量行程内移动.只有激光头在整个测量行程内都能接收到反射镜的反射光,光路的调整才算成功[5]59.1.2 丝杠螺距误差的测量程序编制R E N I S H AW 激光干涉仪在线性测量时,可以利用软件根据设定的起点㊁终点和间隔距离,自动生成测㊃98㊃商丘职业技术学院学报2017年图1 线性测量各轴时激光干涉仪及线性镜组的正确安装图2 分光镜与反射镜在近端及远端进行对光量程序.也可以在M D I 方式下手动编写程序进行测试,通过手工编制X 坐标轴的线性测量程序如下: %O 2345(R E N I S H AW L I N E A RC OM P E N S A T I O N )N 0030G 01G 98G 90G 54G 40#1=0#2=5N 0070(L O O PS T A R T )X 001.000G 04X 1.X 000.000G 04X 4.X-040.000G 04X 4.X-080.000G 04X 4.......X-720.000G 04X 4.X-721.000 G 04X 1.X-720.000G 04X 4.X-680.000G 04X 4.X-640.000G 04X 4.......X-080.000G 04X 4.X-040.000G 04X 4.X 000.000G 04X 4.#1=#1+1I F [#1N E #2]G O70M 30%1.3 数据采集及分析数据采集时,需在测量软件中设置与编程匹配的数据,如设置X 坐标轴行程720mm ,补偿间隔为40mm ,补偿起点为0.0000mm ,补偿终点为-720.0000mm ,反向间隙为0.000mm.选择双向测量X 坐标轴1次,对测量的数据进行分析得到误差曲线图如图3所示.图3 误差曲线图因为F A N U C 0i 系列数控系统螺距误差补偿为增量补偿,所以在利用雷尼绍数据分析软件进行误差数㊃09㊃第6期雷楠南:数控机床丝杠螺距误差测量及系统补偿据分析时,应设置为增量补偿方式[6]38.利用软件进行误差数据分析后获得的误差补偿数据表如表1所示.表误差补偿数据表2 F A N U C 0i -D 数控系统丝杠螺距误差补偿2.1 F A N U C 0i -D 系统螺距误差补偿参数设置对于F A N U C 0i -D系统而言,通常需要设置的相关参数有3620㊁3621㊁3622㊁3623㊁3624等[7]37.在工程实际中,通常先设置坐标轴负向最远端补偿点号3621,因X 轴为第1坐标轴,习惯性设置为0;然后设置正方向最远端的补偿点号3622,设置值为坐标轴的运动行程长度除以补偿间隔再加1.补偿点号3620参数设置值必须介于补偿点号3621与补偿点号3622参数之间.由于MV C 400数控铣床X 坐标轴行程长度为720mm ,补偿间隔取40mm ,所以可设置3624号参数为40,按表2中计算方法可知3622号参数设定值为20.补偿点号3623参数为误差补偿倍率,设置时应根据误差补偿值而定.螺距误差补偿系统参数设置值及含义见表2所示[8]125.表2 螺距误差补偿参数及设置参数号设定值设定值含义362019各轴参考点的螺距误差补偿点号码,该参数可以随意设置但设置值必须大于3621号参数设置值,且小于3622号参数设置值.36210各轴负方向最远端的螺距误差补偿点号码.362220各轴正方向最远端的螺距误差补偿点号码.设置值应大于等于(机床坐标轴行程长度/补偿间隔)+1.36231各轴螺距误差补偿倍率,F A N U C 数控系统的螺距补偿画面设置值为-7至+7之间数值,所以在设置画面上输入补偿值时应以实际补偿值除以补偿倍率进行输入.362440000各轴螺距误差补偿点的间距,本次设置为等距离间隔40000微米.11350#51补偿画面显示轴号图4 补偿之后的误差曲线图2.2 误差补偿及数据分析设置好螺距误差补偿相关系统参数后,将表1中的误差补偿数据输入到数控系统中,重新进行误差测量并分析误差数据得到误差曲线图,如图4所示.观察补偿之后的误差曲线图可知,在X 坐标轴从0移动至-720mm 行程上,误差值在-0.002mm 至-0.012mm 之间变化,误差最大值为-0.012mm.而误差补偿之前的误差曲线图3中,误差值在0至-0.045mm 之间变化,且误差值呈逐渐增大的趋势,逐渐积累增大至-0.045mm.对比误差曲线图3㊁4可知,通过丝杠螺距误差补偿,数控机床精度得到较好的提升.㊃19㊃商丘职业技术学院学报2017年3结语雷尼绍激光干涉仪由于操作简便㊁测量数据精确可靠,在数控机床制造㊁维修行业得到广泛应用[9]135.雷尼绍激光干涉仪可以快速㊁准确地测量数控机床线性误差数据,并通过数据分析软件进行数据分析得到如误差曲线图㊁误差补偿数据表等.配置F A N U C数控系统的数控机床,只要设置好螺距误差补偿相关系统参数,将误差补偿数据输入数控系统,便可完成螺距误差补偿,提高机床定位精度.但是,通过数控系统螺距误差补偿来提高机床精度的前提是误差值必须在系统能够补偿的范围之内.参考文献:[1]殷鹏飞,杨林.G C M T2500复合式数控机床的精度检测与误差补偿[J].现代制造技术与装备,2016(10).[2]王堃,孙程成,钱锋,等.基于激光干涉仪的数控机床定位精度检测与误差补偿方法[J].航空制造技术,2010(21).[3]范浩,宫德波.激光干涉仪在机床精度检测中的应用[J].科技创新导报,2014(23).[4]张建辉.激光干涉仪在提高数控机床定位精度中的应用[J].机床与液压,2011,39(04).[5]段伟飞.激光干涉仪在测量数控机床位置精度上的应用[J].科技创新与应用,2013(25).[6]陈芳.数控机床螺距误差测量与补偿[J].机床与液压,2009,37(09).[7]司卫征,周伦彬,黄志斌,等.数控机床手动补偿误差的方法研究[J].中国测试,2010,36(01).[8]黄文广,邵泽强,韩亚兰.F A N U C数控系统连接与调试[M].北京:高等教育出版社,2011.[9]程志,张翔.激光干涉仪在数控机床维修中的应用研究[J].航空制造技术,2014,445(z1).M e a s u r e m e n t o f S c r e wP i t c hE r r o r a n dS y s t e m C o m p e n s a t i o n f o rC N C M a c h i n eT o o lL E IN a n n a n(D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,S a n m e n x i aP o l y t e c h n i c,S a n m e n x i a472000,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,t h eXa x i s p i t c he r r o r o fC N C m a c h i n e t o o l h a sb e e n m e a s u r e dw h i c hb a s e do nX L-80R e n i s h a w l a s e r i n t e r f e r o m e t e r.T h r o u g h t h ec o r r e c t i n s t a l l a t i o no f t h e l a s e r i n t e r f e r o m e t e ra n d l i n e a rm i r r o r g r o u p,o p t i c a l p a t ha d j u s t-m e n t,t h em e a s u r e m e n t p r o g r a md e s i g na n da c t u a lm e a s u r e m e n t o fm a c h i n e t o o l,t h e e r r o r c u r v eh a sb e e no b t a i n e db y a n a l y-z i n g t h e o b t a i n e de r r o r d a t a.A t t h e s a m e t i m e,t a k i n g F A N U C0i-DC N Cs y s t e ma s a n e x a m p l e,t h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e p i t c h e r r o r c o m p e n s a t i o n r e l a t e d s y s t e m p a r a m e t e r s e t t i n g m e t h od,a n d t h e p i t c he r r o r o f t h e s h a f t i sm e a s u r e da g a i na f t e r t h eo b-t a i n e de r r o r c o m p e n s a t i o nd a t ah a v eb e e n c o m p e n s a t e d f o rN Cs y s t e m.T h em e a s u r e m e n t r e s u l t s s h o wt h a t t h e a c c u r a c y o f t h e m a c h i n e t o o l i s i m p r o v e de f f e c t i v e l y.K e y W o r d s:l a s e r I n t e r f e r o m e t e r;p i t c hE r r o r;F A N U C;n u m e r i c a l c o n t r o l s y s t e m;e r r o r c o m p e n s a t i o n[责任编辑梧桐雨]㊃29㊃。

第58卷1光栅尺概述1.1光栅尺的原理光栅尺也叫做光栅位移传感器,是数控机床中使用较多的测量装置。

它具有精度高、响应速度快,能消除由于滚珠丝杆温度特性导致的位置误差、反向间隙和滚珠丝杆螺距误差导致的运动特性误差等特点,因此光栅尺已成为高精度定位和高速加工不可或缺的一员。

作为闭环控制系统中的位置检测装置,是保证数控系统位移精度的关键。

光栅位移传感器的工作原理,是由一对光栅副中的主光栅(即标尺光栅)和副光栅(即指示光栅)进行相对位移时,在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间(或明暗相间)的规则条纹图形,称之为莫尔条纹。

经过光电器件转换使黑白(或明暗)相同的条纹转换成正弦波变化的电信号,再经过放大器放大,整形电路整形后,得到两路相差为90°的正弦波或方波,送入光栅数显表计数显示。

1.2光栅尺的安装光栅尺安装位置应避开铁屑、冷却液、油的直接淋溅,如无法避免应加装护罩。

密封条应朝下或远离溅水的方向,直线光栅尺应尽可能安装在接近加工面处;为保证直线光栅尺工作正常,不应使光栅尺承受持续的强烈振动载荷,为此尽可能将直线光栅尺安装在机床刚性最好的零件上。

不允许将直线光栅尺安装在空心零件或转换件上。

对小截面的封闭式直线光栅尺,推荐使用安装板。

直线光栅尺应安装在远离热源的地方,避免温度影响。

在安装读数头时,首先应保证读数头的基面达到安装要求,然后再安装读数头,其安装方法与主尺相似。

最后调整读数头,使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1m m 之内,其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5m m 以内。

这一数据十分重要,也是安装光栅尺要求最严的一项。

它直接影响光栅尺能否正常工作以及检测精度。

2误差与补偿2.1误差产生的原因影响机床加工精度的原因主要有几何误差、运动误差、热变形误差、环境误差、检测误差、装配误差等。

对于半闭环系统,由于编码器安装在驱动电机端部或者丝杠杆的端部,用来测量驱动电机或者丝杠的回转角,间接测出运动部件的实际位置。