DOI :10. 16371/j . cn ki . issn 1009-962x . 2001. 03. 014《精密制造与自动化》
数控机床螺距误差及反向间隙补偿的测定
咸阳机床厂 (712000) 宋玉明
随着信息产业的高速发展, 各类数控机床及数控机械装置的软环境越来越好, 一些由于制造或工作过程中的磨损所造成的定位, 重复定位等精度偏差问题, 可灵活运用其丰富的补偿功能进行补偿, 从而使工作质量达到一定的精度。
误差测定是补偿工作的重要环节, 通常要求使用激光干涉仪进行检测, 这样作肯定是最理想的。但是由于激光干涉仪价格较贵, 很多单位没有配备这种仪器。为了检测, 有的为此制造了专用阶梯块规, 将有效长度分成有限的等分。也有用等级块规通过组合后形成阶梯块规使用的。目前数控机床螺距误差补偿点位多到几百个, 用后面的办法很难作的较细。在工作实践中, 我们选择了日本SONY 公司生产的高精度磁栅数显尺+微机磁栅数显表(下文简称数显表) 组成的测量系统作为标准器, 我们具体选中的系统其综合精度在0. 0015mm 以内, 分辨率0. 0005mm , 测量长度550mm , 在我厂生产的三轴数控工具磨床上使用后, 实践证明是可行的。当然, 高等级光栅尺配套系统也同样可以使用。我厂生产的数控工具磨床要求工作台移动即X 轴定位精度为±0. 005mm , 重复定位精度为±0. 01mm , 砂轮架移动即Y 轴定位精度为±0. 002mm , 重复定位精度为±0. 004mm , 回转轴即A 轴定位精度为±0. 01度, 重复定位精度为±0. 02度, 在使用前都应该设法仔细检测其反向回程误差, 最好保证误差在数控机床被检坐标轴的允许误差的三分之一以内, 这一项技术指标直接影响机床反向间隙误差的测定, 我们选用的系统经实测为小于0. 005。所选用的磁栅尺或光栅尺应经过仔细挑拣, 最简单的方法就是阅读其出厂随机所带的检测报告, 有意识寻求实际精度最高的使用。
具体来说, 首先将挑选好的磁栅尺或光栅尺主尺用压板或其它方法固定在需作螺距误差及反向间隙补偿测定的数控机床相应坐标机械部件上; 检测其上母线与侧母线, 均校准在磁栅尺或光栅尺安装要求的精度以内, 越小越好。其次通过过渡件将滑
尺固定在与被检坐标相对应的机械部件上, 过渡件的几何形状与技术要求视具体情况和磁栅尺或光栅尺安装要求而定。注意:磁栅尺或光栅尺的长度应满足机床数控运动轴的行程要求; 在安装固定时事先应策划好位置, 应与运动行程相适应, 避免花费了很大精力安装好后, 工作起来才发现装偏了, 造成其中有一个方向行程不够而无法作完整个行程的检测补偿, 或不小心超过尺子行程而造成磁栅尺或光栅尺损坏的事故。
下面以咸阳机机床厂生产的MK6025数控工具磨床为例说明, 数显尺, 数显表检测系统在机床上安装情况及机床坐标系如图所示。
由图可清楚的看到, 数显尺主尺沿机床上台面X 方向左右各用一块压板通过事先放入台面T 形槽内的螺栓用螺母压住, 将磁力表座吸牢在磨头上, 装好杠杆式百分表, 分别使表测量头接触数显尺主尺尺身上平面与前平面或者后平面, 用电子手轮摇动机床工作台使台面向左或向右平缓移动, 边移动边仔细观测百分表读数, 若超过数显尺主尺安装精度要求(日本SONY 公司磁栅尺为小于0. 01mm ) , 应小心调整尺身, 再重复检测过程直至合格(应尽可能作的更好) 后压紧压板。
滑尺的安装, 先将过渡辅助角板用螺钉固定在机床磨头体壳前端面有T 形槽的平面上, 紧固时须校平角底面(平行于XOY 平面) ; 用电子手轮摇动砂轮架, 磨头随之移动, 使角板底面沿Y 坐标趋近滑尺安装面, 摇立柱顶端手轮使磨头沿Z 坐标让角板底面趋近滑尺安装面, 用电子手轮摇动工作台使主尺与滑尺一起沿X 坐标移动, 让滑尺安装面趋近角板底面, 这样做的结果就能很快使角板与滑尺接合面找正, 用磁尺附件中专用的内六角螺钉将滑尺固定在过渡角板上。以上两项工作全部做完后方可拆卸掉主尺与滑尺之间的联接固定板(此件是制造厂为保证主尺与滑尺之间最佳相对位置在制造出厂时安装的) 。
将磁尺电缆插头与磁头放大器电缆插座插好,
2001年第3期(总第147期)
将磁头放大器插入数显表箱体接口并固定, 接好数显表电源, 打开数显表电源, 压按一次复位键, 这时若摇动电子手轮, 使工作台沿X 轴移动, 就能从数显表上看到随之变化的数字, 这样一来就作好了数
控X 轴螺距误差及反向间隙补偿的检测准备工作。在此特别要提醒操作员注意, 此时只能移动X 轴; Y 轴与Z 轴千万不能移动, 否则将造成磁栅尺的损坏。
启动X 轴自动回机械原点程序, 使X 轴回机械原点。用相对编程编制一段程序, 选取步距为10mm (也可根据机床实际工作情况, 在常用位置段减小步距, 适当增加检测点) , 用工进速度, 每按一次运行键, X 轴就移动10mm (一个步距) , 人工读取数显表上显示的数据并记录下来, 一直反复作下去, 直止全行程, 然后又反向作一遍, 记录下逆差, 最少作完三个同样的循环, 求出每一点的算数平均值, 再换算成误差补偿值。打开数控系统螺距误差补偿界面, 将检测处理好的补偿数据填入, 确认后存储。按上述方法重新检测, 误差应明显减小, 若还未达到技术要求, 可再次作误差检测与补偿, 一般说来有三次就能达到满意的结果。
在工作中有时也存在这种情况, 当分析重复多次检测结果时发现, 在相同检测点误差变动较大, 剔除结果中的坏值后仍变差严重, 这时候应着手检查
机床装配质量, 包括导轨付, 滚珠丝杠付, 联轴节, 台面等精度, 只有这些基础精度保证质量, 重复定位精度达到要求后才能谈及误差补偿的问题, 否则会造成紊乱。
在X 轴检测补偿完成后, 并掉数显表电源开关, 仔细将台面沿X 轴用电子手轮摇至主尺与滑尺联接板的固定位置, 固定好, 拆下角板与滑尺紧固螺钉。在台面上策划好位置, 沿垂直方向及Y 轴方向先固定另一个加工好的上台面零件(也可以是刮研用平尺或其它类似零件) , 将磁栅尺掉转90度, 将主尺固定在上台面零件(或刮研用平尺) 上, 找正校平, 将辅助角板参照X 轴检测时的方法与滑尺紧固, 完成后拆除主尺与滑尺联接板, 打开数显表电源开关, 压按一次数显表复位键, 用电子手轮摇动Y 轴, 就可以从数显表观察到连续变化的不同数值。注意这时千万不能动X 轴与Z 轴, 否则会损坏磁尺。用检测补偿X 轴时同理的方法, 可作好Y 轴的补偿工作。
本机床还有一个数控轴是头架回转轴, 称A 轴, 可用一个圆磁栅(或圆光栅) 类同以上两个轴的检测补偿机理, 这里就不再赘述。
以上几个方面工作质量, 在直线轴用等级块规复检, 结果表明是可靠的, 很接近数显系统测试数据
。
DOI :10. 16371/j . cn ki . issn 1009-962x . 2001. 03. 014《精密制造与自动化》
数控机床螺距误差及反向间隙补偿的测定
咸阳机床厂 (712000) 宋玉明
随着信息产业的高速发展, 各类数控机床及数控机械装置的软环境越来越好, 一些由于制造或工作过程中的磨损所造成的定位, 重复定位等精度偏差问题, 可灵活运用其丰富的补偿功能进行补偿, 从而使工作质量达到一定的精度。
误差测定是补偿工作的重要环节, 通常要求使用激光干涉仪进行检测, 这样作肯定是最理想的。但是由于激光干涉仪价格较贵, 很多单位没有配备这种仪器。为了检测, 有的为此制造了专用阶梯块规, 将有效长度分成有限的等分。也有用等级块规通过组合后形成阶梯块规使用的。目前数控机床螺距误差补偿点位多到几百个, 用后面的办法很难作的较细。在工作实践中, 我们选择了日本SONY 公司生产的高精度磁栅数显尺+微机磁栅数显表(下文简称数显表) 组成的测量系统作为标准器, 我们具体选中的系统其综合精度在0. 0015mm 以内, 分辨率0. 0005mm , 测量长度550mm , 在我厂生产的三轴数控工具磨床上使用后, 实践证明是可行的。当然, 高等级光栅尺配套系统也同样可以使用。我厂生产的数控工具磨床要求工作台移动即X 轴定位精度为±0. 005mm , 重复定位精度为±0. 01mm , 砂轮架移动即Y 轴定位精度为±0. 002mm , 重复定位精度为±0. 004mm , 回转轴即A 轴定位精度为±0. 01度, 重复定位精度为±0. 02度, 在使用前都应该设法仔细检测其反向回程误差, 最好保证误差在数控机床被检坐标轴的允许误差的三分之一以内, 这一项技术指标直接影响机床反向间隙误差的测定, 我们选用的系统经实测为小于0. 005。所选用的磁栅尺或光栅尺应经过仔细挑拣, 最简单的方法就是阅读其出厂随机所带的检测报告, 有意识寻求实际精度最高的使用。
具体来说, 首先将挑选好的磁栅尺或光栅尺主尺用压板或其它方法固定在需作螺距误差及反向间隙补偿测定的数控机床相应坐标机械部件上; 检测其上母线与侧母线, 均校准在磁栅尺或光栅尺安装要求的精度以内, 越小越好。其次通过过渡件将滑
尺固定在与被检坐标相对应的机械部件上, 过渡件的几何形状与技术要求视具体情况和磁栅尺或光栅尺安装要求而定。注意:磁栅尺或光栅尺的长度应满足机床数控运动轴的行程要求; 在安装固定时事先应策划好位置, 应与运动行程相适应, 避免花费了很大精力安装好后, 工作起来才发现装偏了, 造成其中有一个方向行程不够而无法作完整个行程的检测补偿, 或不小心超过尺子行程而造成磁栅尺或光栅尺损坏的事故。
下面以咸阳机机床厂生产的MK6025数控工具磨床为例说明, 数显尺, 数显表检测系统在机床上安装情况及机床坐标系如图所示。
由图可清楚的看到, 数显尺主尺沿机床上台面X 方向左右各用一块压板通过事先放入台面T 形槽内的螺栓用螺母压住, 将磁力表座吸牢在磨头上, 装好杠杆式百分表, 分别使表测量头接触数显尺主尺尺身上平面与前平面或者后平面, 用电子手轮摇动机床工作台使台面向左或向右平缓移动, 边移动边仔细观测百分表读数, 若超过数显尺主尺安装精度要求(日本SONY 公司磁栅尺为小于0. 01mm ) , 应小心调整尺身, 再重复检测过程直至合格(应尽可能作的更好) 后压紧压板。
滑尺的安装, 先将过渡辅助角板用螺钉固定在机床磨头体壳前端面有T 形槽的平面上, 紧固时须校平角底面(平行于XOY 平面) ; 用电子手轮摇动砂轮架, 磨头随之移动, 使角板底面沿Y 坐标趋近滑尺安装面, 摇立柱顶端手轮使磨头沿Z 坐标让角板底面趋近滑尺安装面, 用电子手轮摇动工作台使主尺与滑尺一起沿X 坐标移动, 让滑尺安装面趋近角板底面, 这样做的结果就能很快使角板与滑尺接合面找正, 用磁尺附件中专用的内六角螺钉将滑尺固定在过渡角板上。以上两项工作全部做完后方可拆卸掉主尺与滑尺之间的联接固定板(此件是制造厂为保证主尺与滑尺之间最佳相对位置在制造出厂时安装的) 。
将磁尺电缆插头与磁头放大器电缆插座插好,
2001年第3期(总第147期)
将磁头放大器插入数显表箱体接口并固定, 接好数显表电源, 打开数显表电源, 压按一次复位键, 这时若摇动电子手轮, 使工作台沿X 轴移动, 就能从数显表上看到随之变化的数字, 这样一来就作好了数
控X 轴螺距误差及反向间隙补偿的检测准备工作。在此特别要提醒操作员注意, 此时只能移动X 轴; Y 轴与Z 轴千万不能移动, 否则将造成磁栅尺的损坏。
启动X 轴自动回机械原点程序, 使X 轴回机械原点。用相对编程编制一段程序, 选取步距为10mm (也可根据机床实际工作情况, 在常用位置段减小步距, 适当增加检测点) , 用工进速度, 每按一次运行键, X 轴就移动10mm (一个步距) , 人工读取数显表上显示的数据并记录下来, 一直反复作下去, 直止全行程, 然后又反向作一遍, 记录下逆差, 最少作完三个同样的循环, 求出每一点的算数平均值, 再换算成误差补偿值。打开数控系统螺距误差补偿界面, 将检测处理好的补偿数据填入, 确认后存储。按上述方法重新检测, 误差应明显减小, 若还未达到技术要求, 可再次作误差检测与补偿, 一般说来有三次就能达到满意的结果。
在工作中有时也存在这种情况, 当分析重复多次检测结果时发现, 在相同检测点误差变动较大, 剔除结果中的坏值后仍变差严重, 这时候应着手检查
机床装配质量, 包括导轨付, 滚珠丝杠付, 联轴节, 台面等精度, 只有这些基础精度保证质量, 重复定位精度达到要求后才能谈及误差补偿的问题, 否则会造成紊乱。
在X 轴检测补偿完成后, 并掉数显表电源开关, 仔细将台面沿X 轴用电子手轮摇至主尺与滑尺联接板的固定位置, 固定好, 拆下角板与滑尺紧固螺钉。在台面上策划好位置, 沿垂直方向及Y 轴方向先固定另一个加工好的上台面零件(也可以是刮研用平尺或其它类似零件) , 将磁栅尺掉转90度, 将主尺固定在上台面零件(或刮研用平尺) 上, 找正校平, 将辅助角板参照X 轴检测时的方法与滑尺紧固, 完成后拆除主尺与滑尺联接板, 打开数显表电源开关, 压按一次数显表复位键, 用电子手轮摇动Y 轴, 就可以从数显表观察到连续变化的不同数值。注意这时千万不能动X 轴与Z 轴, 否则会损坏磁尺。用检测补偿X 轴时同理的方法, 可作好Y 轴的补偿工作。
本机床还有一个数控轴是头架回转轴, 称A 轴, 可用一个圆磁栅(或圆光栅) 类同以上两个轴的检测补偿机理, 这里就不再赘述。
以上几个方面工作质量, 在直线轴用等级块规复检, 结果表明是可靠的, 很接近数显系统测试数据
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