关于数控机床中加工定位精度误差的优化措施研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇关于数控机床中加工定位精度误差的优化措施研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：在机械加工中。误差是不可避免的，只有对误差产生的原因进行详细的分析，才能采取相应的预防措施减少加工误差，提高机械加工精度，文章指出定往精度是决定擞控机床性能品质高低的重要参数之一，所以笔者结合自己的实际工作就数控机床中加工定往精度误差的优化措施进行了分析和研究。
项目资助；国家重点基；础研究发展计划
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过有效的误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误差，提高加工精度。
1.定位精度的影响因素分析
1.1导轨直线度的影响
数控机床由于长期的生产加工，会导致数控机床的各系统部件产生应力变形，会改变数控机床的导轨几何精度，由于导轨发生了水平度和平行度的变形，会改变数控机床工作作业的相应导轨与滑体之间的接触力与摩擦力，必然会导致数控机床的滑体和导轨之间的各配合面中出现不均匀的间隙，增加数控机床导轨直线误差，降低数控机床的定位精度。经过大量实际测量，发现数控机床的导轨的中段发生弧面弯曲是导致产生导轨直线度误差最主要的原因之一，一般可以使用“双频激光干涉仪”对导轨直线度进行精确检测。
1.2丝杠螺距误差的影响
数控机床所使用的丝杠也存在一定的误差的，因为在加工制造丝杠的过程中也会必然存在一定的加工误差，因此，丝杠的螺距其实并不是均匀的，当这种误差达到一定程度时，就会导致实际加工生产中产生不均衡的传动进给量，再加上数控机床在长时间工作中各系统部件的摩损，这些情况都会导致“机床系统检测控制回路”为了达到最佳位置而不断的搜寻，导致因为跟踪误差过大而降低机床定位精度。
1.3环境温度的影响
温度误差一直是机械加工时的最主要的误差之一，也最难消除。因为数控机床的机体暴露于环境中进行加工作业，由于环境温度的发生改变，导致机床导轨及工作台或传动系统等各系统部件产生热胀冷缩的变形，这时当数控机床进行精密加工时，就会发生控制系统指令坐标值和实际位移坐标值并不一致，因而产生误差，因此降低温度误差对于提高定位精度非常关键。
1.4反向间隙的影响
所谓反向间隙误差的定义是指由于丝杠和螺母之间在结合处必然会存在一定的间隙，所以机床工作中(特别是做换向动作时)，在一定的角度内会出现工作台动作滞后的现象，这种现象产生的原理是：在数控机床工作时，由于在受力一侧螺母与丝杠存在的间隙，导致在间隙消除之前，尽管丝杠转动，但是工作台并不移动，产生空动现象。如果由于工作中的误操作或者螺母在实际生产加工中受力发生弹性变形，倒置存在当的间隙距离过大，就会倒置数控机床在做加工动作时的反向间隙过大，因此导致在丝杠和螺母发生相对位移时，机床实际位移行程会相应的加大或缩小，如果反向间隙误差严重则必然会降低数控的定位精度。所以此，现在数控机床的工艺对于进给系统的反向间隙误差的限制都是非常严格的。
2、提高定位精度的方法
2.1选用高精度导轨防护罩
由于数控机床定位精度受导轨直线度的影响非常大，因此导轨的平行度、水平度、刚性以及承载力等就是数控机床的重要参数。可见保证和提高导轨精度对于提高机床的定位精度作用很大。为导轨添加“钢制伸缩式导轨防护罩”是保证和提高到导轨的直线度的常用办法，相应改变“钢制伸缩式导轨防护罩”节数，为了减少总节数而加长每个单节。一股情况下应该保持5：1和3：1之间的最小压缩比例和最大拉伸比例。
2.2减少温度对精度的影响
由于环境温度的变化，数控机床的机械部件也会产生相应的热胀冷缩的变形，因此直接影响数控机场的定位精度，对精密的数控机床加工设备和加工作业影响尤其明显，因为不同的数控机床对于温度和湿度等环境要求不同，所以要为数控机床建立相应稳定的工作环境，以减少环境因素对于精密机械产生的影响。
3.定位精度的补偿
若测得数控机床的定位误差超出误差允许范围，则必须对机床进行误差补偿。通常是以软件形式对螺距误差和反向间隙误差进仃补偿。
3.1螺距补偿
数控机床螺距补偿的基本原理是在机床坐标系中无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程分为若干段，测量出各自目标位置Pi的平均位置偏差x；把该值反向叠加到数控系统的插补指令上。插补计算完成后，目标实际运动位置为P＝P+置，使误差部分抵消，实现误差的补偿。数控系统可进行螺距误差的单向和双向补偿。
3.2反向间隙补偿
对传动系统的反向间隙进行合理的补偿可以有效的提高数控机床定位精度。补偿方法因为受到具体条件、硬件设施和环境的不同而不同，比如：应用反向间隙对计算机数控(computer numerical control，CNC)，可以在保持原数控机床机械系统结构的情况下对传动系统的反向间隙进行合理的补偿；或者通过更换传动系统的部件来进行调整和补偿。反向间隙补偿的原理是：无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置P的平均反向差值B，作为机床的补偿参数输入系统。CNC系统在控制坐标反向运动时，自动先让该坐标轴反向运动B，然后按指令进行运动。在该过程中，CNC系统实际指令运动值为Pij＝Pi+B。反向间隙补偿在坐标轴处于任何方式时均有效。事实上，误差补偿对于半闭环控制系统和开环控制系统具有显著的效果。而针对全闭环系统，由于其本身的高控制精度，应用误差补偿的效果并不明显，但是对于定位精度的提高仍然有所帮助。
4、结论
本文主要通过以上对于影响数控机床定位精度的诸多因素的分析，说明数控机床在选择环境、安装、已经投入生产后的运行和维护的要求，以及补偿方法。由于现代工业的飞速发展，精度成为工艺要求中最重要的标准之一。因此提高数控机床的定位精度对于提高工业加工企业的产品质量和竞争力更加重要。