數控機床（chuáng）長時間使用後反向間（jiān）隙的測量和補（bǔ）償辦法

隨著機（jī）械製造技術的（de）不斷發展，由於數控技術的優越性，數控機床的普及（jí）率逐年提高。數（shù）控技術特別適用於加工精度高、幾何（hé）形狀複雜、尺寸多樣（yàng）、修改（gǎi）頻繁的（de）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，經濟（jì）型數控機床更適合我國企業和（hé）相關行（háng）業（yè），因此目前此類機床的占有率較高。但這些數（shù）控（kòng）機床大多屬（shǔ）於（yú）開環或半閉環伺（sì）服係統，這（zhè）兩種（zhǒng）控（kòng）製方式（shì）都（dōu）無法像帶直線位移檢測和反饋裝置的全閉環伺服係（xì）統那樣有效地補償（cháng）機床（chuáng）的機械傳（chuán）動部分。這樣反向間隙的存在會影響機床的定位精（jīng）度和重複定（dìng）位精度，反映到工件上會造成加工誤差（chà）。因此（cǐ），解（jiě）決機械間隙引起的加工誤（wù）差（chà）是保證加（jiā）工（gōng）質量的重要環節。

第一，反向（xiàng）間隙對變速（sù）器的不利影響（xiǎng）

數控機床的機械間隙誤差是指機床運動鏈首端（duān）到（dào）執行機構之間的機械間隙引（yǐn）起的（de）綜合（hé）誤差。誤差來源（yuán）於鍵連接（jiē）引（yǐn）起的（de）電機軸與齒（chǐ）輪（lún）軸之間的間隙、齒輪副間隙、鍵連接（jiē）引起的齒輪與絲杠之間（jiān）的間隙、聯軸器中鍵連接引起的間隙、絲杠（gàng）螺母間隙等。機床側隙誤差是指由於機床傳動鏈中（zhōng）的機械側隙，機（jī）床執行機構由正向（xiàng）運動變為（wéi）反向運動時，機床執行機構的運動量與理論值(編程值)之間的誤差，最終（zhōng）體現為疊加在工件上的加（jiā）工精度誤差。

例如，在G01切削運動（dòng）中，反（fǎn）向偏差會影響插（chā）補運動的精度；如（rú）果偏差過大（dà），就會導致“圓不（bú）夠圓，方不夠方”的情況；但在G00快速定位運動（dòng）中，反（fǎn）向偏差影響了機床的定位精度，降低（dī）了鑽孔、鏜孔等孔（kǒng）加工時各孔的位置精度。如果這種反向間隙值（zhí）很小，對加工精度影響很小，則（zé）不需（xū）要采（cǎi）取措施；數值大了，係統穩定性明顯下降，加工精度（dù）明顯下降，尤其是曲線加工，會影響尺寸公差和曲線的一致性。此時，必（bì）須（xū）測量並補償反（fǎn）向間（jiān）隙。同（tóng）時，隨著設備投（tóu）入運行的時間越（yuè）來越長，反向偏差（chà）會隨著磨損（sǔn）引（yǐn）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標軸（zhóu）的反向偏差進行測量和（hé）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（de）影（yǐng）響，可以采用調整和預緊（jǐn）來減小側隙（xì），但機（jī）械傳動（dòng）側隙不能完全消除。為了更好地消除誤差，現代數控係統（tǒng）提供（gòng）了一種傳動側隙的軟（ruǎn）補償方法，以（yǐ）盡量減小傳動（dòng）側隙對零（líng）件加工精度的影響，即通過測量（liàng）得到傳動（dòng）側隙值（zhí），並將該值存儲在數控係統的相應參數中。此後，每當數（shù）控機床反向運動時，數控係統就會控製伺服電機走一定的距離，該距離等於輸（shū）入係統的（de）傳動側隙值，從而近似（sì）補償傳動側隙誤差。

1.人工測量

以測量機床Z方向反向傳動間隙為例（lì）:

(1)手動（dòng）操作機（jī）床向Z軸正方向移動一段距（jù）離（lí）。

(2)將帶杠（gàng）杆千分（fèn）表的儀表架安裝在機床導軌上，表頭指向滑板（bǎn）側，儀表的刻度（dù）盤（pán）設置為零（líng）(即（jí）以此點為基準（zhǔn）)。

(3)使用點動進給模式或手輪模（mó）式操（cāo）作機床向（xiàng）Z軸方向移動一定距離(即與之前（qián）相同的方向)。

(4)然後在Z軸負方向移動相同的距（jù）離。

(5)觀察停止位置和（hé）參考位置（zhì）之間的（de）差異。有兩種情況:一是指針不（bú）變，倒檔間隙為正。用點動（dòng）進（jìn）給或手輪操作機床向Z軸負方向移動，記錄移動距離（lí），直到百分表指示值發生變化。此時反向間隙為車床移動距離與百（bǎi）分表指示值之差；二、百分表指針變化時，倒檔間隙為負，倒檔間隙為（wéi）百分表指示值（zhí）。

(6)X方（fāng）向傳動反向間隙值的測（cè）量與Z方向傳動相同。

(7)為避免單次測量的偶然（rán）誤差，在行程中點（diǎn）和兩端附近的三個位置進行多次測量(一般（bān）為7次)，求各位置的平均值，取所得平均值的最（zuì）大值作（zuò）為反向間隙測量值。需要注意的是，測量前必須移動（dòng）一定距離，否（fǒu）則無法得到正確的反向偏差值。

2.編程測量

如（rú）果用編程的方法（fǎ）進行測量，測量過程（chéng）會更（gèng）加方（fāng）便和精確（què）。

例如（rú），在SINUMERIK 802C機床上測量（liàng）Z軸反向間隙，可（kě）以先將百分（fèn）表安裝在機床導軌上，然後運行以下程序進行測量:

N10 G91 G01 Z50 F0.5;工作（zuò）台右移

　　N20 Z-50; 工作（zuò）台左（zuǒ）移

　　N30 G04 F5; 暫停以便觀察

三。預防措施

第一，測（cè）量時必須移動一定距離，否則無法得到正確的反向偏差值。

二、測量直線運動軸（zhóu）反向間隙時，量具通常采用百分表或百分表。如果條件允許，可（kě）以使用雙頻激光幹涉儀進行測量（liàng）。使用百分表或百分表進行測（cè）量時，要注意表座和表杆不能伸出過高或過長，因為測（cè）量時如果懸臂較長，表座就（jiù）容易被迫移（yí）動，導致計數不準，補（bǔ）償值不準。

第三，工作台的運行速度不同，測得的結（jié）果也會（huì）不同。一般情況下（xià），低速時的測量值大於高速時的測量值，尤其是機床軸載荷和運動（dòng）阻力較大時。低速移動時，工作台的移動速度低，不容易出現超調和超程（chéng）(相對“反向間（jiān）隙”)，所以測量值大（dà）；高速時，由（yóu）於工作台速度高，容易出（chū）現超調和超程（chéng），測量值過小（xiǎo）。因此，我們應該盡可能低（dī）地測量。

四。數（shù）控係統中補償值的輸入

根據數（shù）控機床的特點和應用要求，通用數控係統具有通用的補償功能，如刀點位置偏差補償、刀具半（bàn）徑補償、刀具半徑（jìng）補償、機械反向間隙參數補償等自動補償功能。其中，機械反向間隙參數補償法是開環和半（bàn）閉環（huán）係（xì）統中（zhōng）常用的方法之一。這種方法的原（yuán）理是通過測量機床（chuáng）的齒隙誤差值，利用機床控製係統（tǒng）中設定（dìng）的係統（tǒng）參數，自動補償齒隙誤差。因此，隻要輸入有限數量（liàng）的（de）間隙值，就可以（yǐ）補償所有加工過程中的間隙誤差。該方法（fǎ）簡單易行，不影響加工程（chéng）序的編製（zhì）。

1.SINUMERIK數控係統

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

2.Fanuc數控係統

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

對於更複雜（zá）的傳動間隙軟件補償操作，請參考具體的機器說明。

結論

機床出（chū）廠前，廠家已經測量了進給係統的間隙值，並進行了補償。但（dàn）機床使用時間長了，由於磨損等原因，補償量不合適，必然會影響工（gōng）件的（de）加（jiā）工精（jīng）度。因此，有必要對機床反（fǎn）向間隙進行測量和補償，這對提高工件（jiàn）的加工精度具有重要意義。當機床某軸被指令改變運動方（fāng）向時，數控裝置會自動讀取該軸的反向間隙值，對坐（zuò）標位移的指令值進行補（bǔ）償修（xiū）正，使機床準確定位在（zài）指令位置，消（xiāo）除或減少反向偏差對機床精度的不利影（yǐng）響。