數(shù)控銑床幾何誤差檢測及補(bǔ)償技術(shù)的探討

1、<p>　　數(shù)控銑床幾何誤差檢測及補(bǔ)償技術(shù)的探討</p><p>　　摘要：本文以幾何誤差檢測及補(bǔ)償技術(shù)為研究對(duì)象，從數(shù)控銑床幾何誤差檢測分析、數(shù)控銑床螺距誤差以及反向間隙的標(biāo)定與補(bǔ)償技術(shù)分析以及數(shù)控銑床絲杠螺距誤差補(bǔ)償基本原理及其實(shí)現(xiàn)方式分析這三個(gè)方面入手，圍繞數(shù)控銑床幾何誤差檢測及其補(bǔ)償技術(shù)這一中心問題展開了較為詳細(xì)的分析與闡述，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)研究與實(shí)踐工作的開展提供一定的參考與幫助。 <

2、/p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床幾何誤差檢測補(bǔ)償技術(shù)方式分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　一、數(shù)控銑床幾何誤差檢測分析 </p><p>　　可以說，數(shù)控銑床幾何誤差的檢測始終是針對(duì)數(shù)控銑床幾何誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)所在。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，有關(guān)數(shù)控銑床幾何誤差

3、的測定方法基本可以分為以下兩種類型：首先，是單項(xiàng)誤差直接測量法。這一類型的幾何誤差檢測方法借助于對(duì)合適的測量儀器設(shè)備的選取，針對(duì)數(shù)控銑床正常運(yùn)行狀態(tài)下的多項(xiàng)誤差進(jìn)行逐項(xiàng)測量作業(yè)。例如借助于雙頻激光干涉儀裝置可以直線針對(duì)三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)控銑床18項(xiàng)及以內(nèi)誤差的直接測量作業(yè)。與此同時(shí)，剩余轉(zhuǎn)角誤差同樣可借助于電子水平儀裝置進(jìn)行有效檢測；其次，是綜合誤差測量參數(shù)辨識(shí)法。其主要針對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)軌跡空間范圍內(nèi)特定點(diǎn)空間位置誤差進(jìn)行測量，并借助于數(shù)學(xué)辨

4、識(shí)模型的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差參數(shù)的有效分離，在此過程當(dāng)中獲取與數(shù)控銑床運(yùn)行相關(guān)的單項(xiàng)誤差數(shù)據(jù)。 </p><p>　　二、數(shù)控銑床螺距誤差以及反向間隙的標(biāo)定與補(bǔ)償技術(shù)分析 </p><p>　　我們知道，借助于檢測測量裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)行誤差測量作業(yè)的最根本性目的在于通過對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)行狀態(tài)下作業(yè)精度的判定實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)行作業(yè)的有效評(píng)價(jià)。無可厚非的一點(diǎn)在于：在數(shù)控銑床幾何誤差的檢測過程當(dāng)中，相

5、關(guān)工作人員誤差將所有點(diǎn)位置的誤差進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，而借助于一種能夠較為合理的模型實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差分布位置實(shí)際誤差的計(jì)算就顯得至關(guān)重要。在誤差模型已選定的情況下，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)入該誤差模型的標(biāo)定作業(yè)當(dāng)中。筆者現(xiàn)針對(duì)幾類誤差補(bǔ)償模型的實(shí)際應(yīng)用情況做詳細(xì)分析與說明，在此基礎(chǔ)之上旨在探明有關(guān)數(shù)控銑床集合誤差檢測最優(yōu)化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　（一）數(shù)控銑床單軸螺距誤差補(bǔ)償模型及其標(biāo)定分析：在針對(duì)數(shù)控銑床誤差問題進(jìn)行測

6、定的過程當(dāng)中，要想將整個(gè)數(shù)控銑床在運(yùn)動(dòng)軌跡空間范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)各個(gè)位置點(diǎn)相應(yīng)的誤差進(jìn)行精確且完整的測量并不現(xiàn)實(shí)。在一般情況下，有關(guān)數(shù)控銑床誤差測量僅僅選取一部分離散點(diǎn)位置的誤差。在這一過程當(dāng)中，基于這部分離散點(diǎn)誤差所標(biāo)定誤差補(bǔ)償模型。具體來說，在數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償?shù)倪^程當(dāng)中，有關(guān)各個(gè)位置點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)均是借助于該誤差補(bǔ)償模型一定方式下的計(jì)算所獲取的。為確保數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償精度較高，就有必要針對(duì)與之相對(duì)應(yīng)的誤差補(bǔ)償模型進(jìn)行合理選取。在當(dāng)前技術(shù)條件

7、支持下，有關(guān)數(shù)控銑床螺距誤差的精度檢測往往借助于拉格朗日拋物插值模型所獲取。在拉格朗日拋物插值模型多項(xiàng)式中n取值為系數(shù)2的情況下，與之相對(duì)應(yīng)的三點(diǎn)二次插值公式即可以簡化為L2=[（x－x1）（x－x2）/（x0－x1）（x0－x2）]×yo+[（x－x0）（x－x2）/（x1－x0）（x1－x2）]×y1＋[（x－x0）（x－x1）/（x2－x0）（x2－x1）]×y2。通過觀察該三點(diǎn)二次插值公式不難發(fā)現(xiàn)，

8、在拉格朗日拋物插值模型多項(xiàng)式中n取值為系數(shù)2的情況下，此種狀態(tài)下的三點(diǎn)二次</p><p>　?。ǘ?shù)控銑床誤差補(bǔ)償?shù)能浖?shí)現(xiàn)方式分析：在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，有關(guān)數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償作業(yè)的軟件實(shí)現(xiàn)方式多依賴于CNC修正法予以實(shí)現(xiàn)。諸如SIEMENS以及FANUC等公司所提供的數(shù)控銑床運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)部同樣具有上文所述的單軸誤差補(bǔ)償功能。這一類型數(shù)控銑床運(yùn)行系統(tǒng)所支持的單軸誤差補(bǔ)償功能與我國國內(nèi)數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償接觸較多的華

9、中數(shù)控系統(tǒng)表現(xiàn)形式基本一致。相關(guān)工作人員在針對(duì)數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償進(jìn)行操作的過程當(dāng)中僅需要將有關(guān)該數(shù)控銑床運(yùn)行狀態(tài)下各離散點(diǎn)位置所取得的誤差數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)內(nèi)部默認(rèn)誤差補(bǔ)償參數(shù)表表格當(dāng)中，就能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床的誤差補(bǔ)償操作。以上兩類數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償軟件在應(yīng)用實(shí)踐中最為典型的區(qū)別在于補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)的差異?，F(xiàn)階段我國國內(nèi)數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償借助較多的話中數(shù)控系統(tǒng)僅能夠支持128個(gè)及以內(nèi)離散點(diǎn)位置誤差數(shù)據(jù)的輸入，而SIEMENS以及FANUC等公司所提供的

10、數(shù)控銑床運(yùn)行系統(tǒng)支持下的離散點(diǎn)位置誤差數(shù)據(jù)輸入總是可達(dá)到千位以上，這無疑極大的提升了數(shù)控銑床的誤差檢測密度，進(jìn)而也實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控銑床誤差補(bǔ)償精度的有效提升。 </p><p>　　三、數(shù)控銑床絲杠螺距誤差補(bǔ)償基本原理及其實(shí)現(xiàn)方式分析 </p><p>　?。ㄒ唬?shù)控銑床定位誤差補(bǔ)償系統(tǒng)分析：在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，整個(gè)數(shù)控銑床定位誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由數(shù)控銑床、雙頻激光干涉儀裝置、誤差補(bǔ)償接口裝

11、置、誤差測量接口裝置、計(jì)算機(jī)以及打印機(jī)這幾個(gè)方面所構(gòu)成。在數(shù)控銑床處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下，該數(shù)控銑床定位誤差補(bǔ)償系統(tǒng)所表現(xiàn)出的響應(yīng)速度無法與數(shù)控銑床自身在此狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)速度相契合，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常問題。結(jié)合現(xiàn)階段數(shù)控銑床在保持高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下一般不展開數(shù)控加工作業(yè)的這一實(shí)踐特性，相關(guān)工作人員可采取以下方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該數(shù)控銑床定位誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的完善：即在數(shù)控銑床自低速運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚龠\(yùn)行狀態(tài)的情況下，借助于軟件使補(bǔ)償系統(tǒng)暫停補(bǔ)償狀態(tài)

12、，而在數(shù)控銑床再次回歸低速運(yùn)行狀態(tài)的情況下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)針對(duì)數(shù)控銑床在高速運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)所發(fā)生的位移進(jìn)行計(jì)算（剔除數(shù)據(jù)采樣環(huán)節(jié)）。在此基礎(chǔ)之上，需要待整個(gè)數(shù)控銑床定位誤差補(bǔ)償系統(tǒng)恢復(fù)低速運(yùn)行狀態(tài)的情況下對(duì)以上誤差進(jìn)行逐點(diǎn)補(bǔ)償作業(yè)。 </p><p>　?。ǘ?shù)控銑床絲杠螺距誤差補(bǔ)償基本原理分析：對(duì)于數(shù)控銑床運(yùn)行而言，在半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中，從旋轉(zhuǎn)變壓器裝置以及位置編碼器裝置等測量器件裝置中獲取并返回至整個(gè)數(shù)

13、控系統(tǒng)中的軸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)僅僅針對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下絲杠部件的轉(zhuǎn)動(dòng)位置予以了反應(yīng)，而絲杠部件自身所具備的螺距誤差問題以及反向性間隙問題勢必會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)控銑床工作臺(tái)的定位精度受到一定程度上的影響與干擾。從這一角度上來說，針對(duì)數(shù)控銑床絲杠螺距誤差進(jìn)行必要補(bǔ)償處理是極其關(guān)鍵的。 </p><p>　　（三）數(shù)控銑床螺距誤差補(bǔ)償方法分析：首先，應(yīng)當(dāng)針對(duì)數(shù)控銑床的參考點(diǎn)進(jìn)行選取，并將這部分參考點(diǎn)視作數(shù)控銑床補(bǔ)償作業(yè)的基準(zhǔn)點(diǎn)（

14、注意該店的螺距誤差參數(shù)應(yīng)當(dāng)設(shè)定為零值）；其次，應(yīng)當(dāng)針對(duì)數(shù)控銑床進(jìn)行高精度位置測量系統(tǒng)的正確安裝作業(yè)；再次，在數(shù)控銑床特定軸的整個(gè)運(yùn)動(dòng)形成當(dāng)中，每間隔一定的距離進(jìn)行一個(gè)位置點(diǎn)的取值，并將其視作補(bǔ)償點(diǎn)；再次，針對(duì)這部分補(bǔ)償點(diǎn)在數(shù)控銑床正常運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)際精確位置予以多次測量，取其平均值作為參考參數(shù)；最后，需要依照補(bǔ)償值等于數(shù)控命令值參數(shù)－實(shí)際位置值的方法進(jìn)行各誤差補(bǔ)償點(diǎn)邏輯誤差的計(jì)算作業(yè)，在此基礎(chǔ)致死行將個(gè)點(diǎn)位置的誤差進(jìn)行標(biāo)出處理，并將該誤

15、差補(bǔ)償表數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中，指定數(shù)控系統(tǒng)按照此表數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償作業(yè)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]陳勇.徐偉.CNC2190數(shù)控龍門銑床螺距誤差補(bǔ)償與重建[J].制造技術(shù)與機(jī)床.2011.（08）.207-209. </p><p>　　[2]吳昊.楊建國.張宏韜等.三軸數(shù)控銑床切削力引起的