數控機床（chuáng）長時（shí）間使用後反向間隙（xì）的測量和補償辦（bàn）法

隨著機械製造技術的不斷發展，由於數控技術的（de）優越（yuè）性，數控（kòng）機床（chuáng）的普及率逐年提高。數控技術特別適用於加工精度高、幾（jǐ）何形狀複雜、尺寸多樣（yàng）、修改頻繁的中小型機械零件的生產。就我國製造業的技術水平和經濟發展而言，經（jīng）濟型數控機（jī）床更適合我國企業和相關行業，因此目前此類機床的占有率較（jiào）高。但這些數控機床大多屬於開環或半閉環伺服（fú）係統，這兩種控製方式都無法像帶直線位移檢（jiǎn）測和反饋裝置（zhì）的全閉環伺服係（xì）統（tǒng）那樣有效地補償機床的機械傳動（dòng）部分。這（zhè）樣反向間隙的存（cún）在會影響機床的定（dìng）位精度和重（chóng）複定位精度，反映到工件上會造成加工誤差。因此，解決機械間隙引起的加工誤（wù）差是保證加工質量的重要環節。

第一（yī），反向間隙對變速器（qì）的不利影響

數控機床的（de）機械間隙誤（wù）差是指機床運動鏈首端到執行機構之間的（de）機械間隙引起（qǐ）的綜（zōng）合誤差。誤差來源於鍵（jiàn）連接引起的電機軸與齒輪軸之間的間隙（xì）、齒輪副間隙、鍵連接引起的齒（chǐ）輪與絲杠之間的間隙、聯軸器中鍵連接引（yǐn）起的間隙、絲杠螺母間隙等（děng）。機床側隙誤差是指由於機床傳動鏈中的機械側隙，機床執行機（jī）構由（yóu）正向運動變為（wéi）反向運動（dòng）時，機床執行機構的運動量與理（lǐ）論值(編程值)之間的誤差，最（zuì）終體現為疊加在（zài）工件上的加工（gōng）精度誤差。

例如，在G01切削運動中，反向偏差會影響插補運動的精（jīng）度；如果偏差過大，就會導致“圓不夠圓，方不夠方”的情況；但（dàn）在G00快速定位運動中，反向偏差影響了機床的定位（wèi）精度，降低了鑽孔、鏜孔等孔加工時各孔（kǒng）的位置精度。如果這種反向間隙值很小，對加工精度影響很小（xiǎo），則不需要采取措施；數值大了，係統穩定性明顯下降，加工精度明顯下降，尤其是曲線（xiàn）加工，會影響尺寸公差和曲線的一致性（xìng）。此時，必須測量並補償反向間隙。同時，隨著設備投入運行的時間（jiān）越（yuè）來（lái）越長，反向偏差會隨著磨損（sǔn）引起的運動副間隙的逐漸增大而增大，因此需要定期對機床各坐（zuò）標軸的反向偏差（chà）進行測量和補償。

二、變速器反向間隙的測量

為了減小傳動側隙對機床精度的影響，可以采用調整和預緊來減小側隙，但（dàn）機械傳動側隙不能完全消除。為了（le）更好地消除誤差（chà），現代數控係統提（tí）供了一種傳（chuán）動側隙的軟補償方法，以（yǐ）盡量減小傳動側隙對零（líng）件加（jiā）工精度的影響，即通（tōng）過測量得到傳動側隙值，並將該值存（cún）儲在數控係（xì）統的（de）相應參數中。此後（hòu），每當數控機床反向（xiàng）運動（dòng）時，數控係統就（jiù）會控製伺服電機走一定的距離，該距離等於輸入係統的傳動（dòng）側隙（xì）值，從而近似補償傳動側隙（xì）誤差。

1.人工測量

以測（cè）量機床Z方向反向傳動間隙為例（lì）:

(1)手動操作機（jī）床向Z軸正方向移動一（yī）段距（jù）離。

(2)將帶杠杆千分表（biǎo）的儀表架安裝在機床導軌上，表頭指向（xiàng）滑板側（cè），儀表的刻度盤設置為（wéi）零(即以此點為基準)。

(3)使用點動進給模（mó）式或手輪模式操作機床向Z軸方向移動一（yī）定距離(即與之前相同的方向（xiàng）)。

(4)然後在Z軸負方向移動相同的距離（lí）。

(5)觀察停（tíng）止位置和參考位置（zhì）之間的差（chà）異（yì）。有兩種情況:一是指針不變，倒檔間隙（xì）為（wéi）正（zhèng）。用點動進給或手輪操作機床向Z軸負方向移動，記錄移動距離，直到百分表指示值發生變化（huà）。此時反向（xiàng）間隙為（wéi）車床移動距離與百分表指示值之差；二、百分表指針變化時，倒檔間隙為負，倒檔（dàng）間隙為（wéi）百分表指示值。

(6)X方向傳動反向間隙值的測量（liàng）與Z方向（xiàng）傳動相同（tóng）。

(7)為避免（miǎn）單次測量的偶然誤（wù）差，在行程中（zhōng）點（diǎn）和兩（liǎng）端附（fù）近的三個位置進行多次測量(一（yī）般為7次)，求（qiú）各位置的平均值，取所得平均值的最大值作為反向間隙測量值。需要注意的是，測量前（qián）必須移動一（yī）定距離，否則（zé）無法得到正（zhèng）確的（de）反向偏差值。

2.編程測量

如果用編程的方法進行測量，測量過程會更加方便和精確（què）。

例如（rú），在SINUMERIK 802C機床上（shàng）測量Z軸反向間隙，可以（yǐ）先將百分表安裝在機床導軌上，然後運行以下程序進行測（cè）量:

N10 G91 G01 Z50 F0.5;工作台右（yòu）移

　　N20 Z-50; 工作台（tái）左移

　　N30 G04 F5; 暫停以便觀察

三。預防措施

第（dì）一，測（cè）量時必須移（yí）動一定距離（lí），否則無（wú）法得到正確的反向偏差值。

二（èr）、測（cè）量（liàng）直線運動軸反向間隙時，量具通（tōng）常采用百分表或百分表。如果條件允許，可（kě）以（yǐ）使用雙頻激光幹涉儀（yí）進行測量。使用百分表（biǎo）或百分表進（jìn）行測量（liàng）時，要注意表座和表杆不能伸出（chū）過高或過長，因（yīn）為測量時如果懸臂較長，表座就容易被迫移動，導致計數不準，補（bǔ）償值不準。

第三，工作（zuò）台的運行（háng）速（sù）度不同，測（cè）得的結果（guǒ）也會（huì）不同。一般情況下，低速時的測量值大（dà）於高速時的測量（liàng）值，尤其是機床軸載（zǎi）荷和運動阻力較大時。低速移動時，工作台的移動速度低，不（bú）容易出現超（chāo）調和超程(相對“反向（xiàng）間隙”)，所以測量值（zhí）大（dà）；高速時（shí），由（yóu）於工（gōng）作台速度高，容易出現超調和超程，測量值過小。因此，我們應該盡可能（néng）低地測量。

四（sì）。數控係統中補償（cháng）值的（de）輸入

根據數控機床（chuáng）的（de）特點和應用要求，通用數控係統具有通用的補償功能，如刀點位置偏差補償、刀（dāo）具半徑補償、刀具半徑補償、機械反向間隙參數補（bǔ）償等自動補償功能。其中，機械反向間隙參數補償法是開（kāi）環和半（bàn）閉環係統中（zhōng）常用的方法之一。這種方法的原理是通過測量機床的齒隙誤差值，利用機床控製係統中（zhōng）設定（dìng）的係統（tǒng）參數，自動補償（cháng）齒隙誤差（chà）。因此，隻要輸入有限數量的間隙值，就可以補償所有加（jiā）工過程中的間（jiān）隙誤差（chà）。該方法簡單易行，不影響（xiǎng）加工（gōng）程序的編製。

1.SINUMERIK數（shù）控係統

在機床數據32450 ($ ma-backlash)中輸入係統傳動間隙的軟件補償（cháng）值。

2.Fanuc數控係統

隻需輸入參數1851(BACKIASH)中X、Z方向的間隙補償值(單（dān）位為0.001mm)。

對於更複雜的（de）傳動間隙軟件補償操作，請參考具體（tǐ）的機器說明。

結論

機床出廠前（qián），廠家已經測量了進給係統的間隙值，並進行了補償。但機床使（shǐ）用時間長了，由於磨損等（děng）原因，補償量不合適，必然會影響工件的加工精度。因此，有必要對機床（chuáng）反向間隙進行測量和補償，這對提高工（gōng）件的加工精度具有（yǒu）重要意義。當機床某軸被指令改變運動方向時，數（shù）控裝置（zhì）會自動讀取該軸的反向間隙值，對坐標位移的指（zhǐ）令值進行補償修正，使機床（chuáng）準確定位在指令位置，消除或減少反向偏差對機床（chuáng）精度的不利影響。