反向间隙对数控加工的影响与补偿.pdf

E q u i p m e n tM a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o 9 2 0 0 8 在国家强调以信息化带动工业化的今天 数控机床由于 加工精度高 效率高等优势正日益广泛地应用于机械制造行 业 如何保证和提高数控机床的加工精度 也越来越受到大家 的重视 影响机床加工精度的因素很多 比如机床结构的几何 误差 定位误差 热变形 刀具磨损 工件夹具 工件及机床的 刚性 伺服系统的控制精度 振动等 下面仅从反向间隙方面 来分析其对加工精度产生的影响 1反向间隙的产生原因 在数控机床进给传动链的各环节中 比如齿轮传动 滚珠 丝杠螺母副等都存在着反向间隙 反向间隙是影响机械加工 精度的因素之一 当数控机床工作台在其运动方向上换向时 由于反向间隙的存在会导致伺服电机空转而工作台无实际移 动 此称之为失动 若反向间隙数值较小 对加工精度影响不 大则不需要采取任何措施 若数值较大 则系统的稳定性明显 下降 加工精度明显降低 尤其是曲线加工 会影响到尺寸公 差和曲线的一致性 此时必须进行反向间隙的测定和补偿 特 别是采用半闭环控制的数控机床 反向间隙会影响到定位精 度和重复定位精度 这就需要我们平时在使用数控机床时 重 视和研究反向间隙的产生因素 影响以及补偿功能等 在学习 和实践中认真总结发现反向间隙自动补偿过程中一些规律性 的误差 采取恰当加工措施 提高零件的加工精度 2反向间隙对数控加工的影响与分析 以生产中的一个实例来说明反向间隙对数控加工的影响 与分析 加工图1所示工件 毛坯尺寸为1 7 5 m m 3 5 m m 1 8 m m 按照数控铣削加工的正常顺序经工艺分析后编程如下 编程采用S i e m e n s 8 0 2 D系统 因程序较长 只选取部分内 容 O 1 2 1 1 2 N 1 0 2 G 5 4 G 9 0 N 1 0 4 M 0 3 S 1 5 0 0 N 1 0 6 G 0 G 9 0 X 1 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 N 1 0 8 Z 1 5 M 0 8 N 1 1 0 G 1 G 6 4 Z 1 F 1 0 0 0 N 1 1 2 G 3 X 7 5 Y 1 0 C R 7 4 2 8 F 3 0 0 N 1 1 4 X 1 6 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 C R 7 4 2 8 N 1 1 6 G 0 Z 1 5 N 1 1 8 X 1 6 1 3 1 N 1 2 0 G 1 Z 2 F 1 0 0 0 N 1 2 2 G 3 X 7 5 Y 1 0 C R 7 4 2 8 F 3 0 0 N 4 3 4 X 1 6 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 C R 7 4 2 8 N 4 3 6 G 0 Z 1 5 N 4 3 8 X 1 6 1 3 1 N 4 4 0 G 1 Z 3 4 F 1 0 0 0 N 4 4 2 G 3 X 7 5 Y 1 0 C R 7 4 2 8 F 3 0 0 N 4 4 4 X 1 6 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 C R 7 4 2 8 反向间隙对数控加工的影响与补偿 陈建雯 刘立新 河南工业职业技术学院机械工程系 河南 南阳4 7 3 0 0 9 摘要 对反向间隙产生的原因进行了介绍 并举出具体的加工实例来分析 说明反向间隙对数控加工产生的影响 指出了反向间隙补 偿的一般方法和步骤 关键词 反向间隙 数控加工 影响 补偿 中图分类号 T G 6 5 9文献标识码 A文章编号 1 6 7 2 5 4 5 X 2 0 0 8 0 9 0 0 7 6 0 2 收稿日期 2 0 0 8 0 6 1 3 作者简介 陈建雯 1 9 5 3 女 河南郑州人 讲师 主要研究方向是机械加工工艺研究与C A D C A M 技术要求 1 钢板件下料尺寸公差按 Q F 5 9 5的规定 2 机械加工未注尺寸公差 按G B T 1 8 0 4 m的规定 弯板 数量 制图 比例材料图号 Q 2 3 5 A 审核 1 5 0 6 3 1 7 8 R 7 3 2 8 3 2 3 2 3 5 图1弯板零件图 7 6 装备制造技术 2 0 0 8年第9期 N 4 4 6 G 0 Z 1 5 N 4 4 8 X 1 6 1 3 1 N 4 5 0 G 1 Z 3 5 F 1 0 0 0 N 4 5 2 G 3 X 7 5 Y 1 0 C R 7 4 2 8 F 3 0 0 N 4 5 4 X 1 6 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 C R 7 4 2 8 N 4 5 6 G 0 Z 1 5 N 4 5 8 X 1 6 1 3 1 N 4 6 0 G 1 Z 3 6 F 1 0 0 0 N 4 6 2 G 3 X 7 5 Y 1 0 C R 7 4 2 8 F 3 0 0 N 4 6 4 X 1 6 6 1 3 1 Y 4 3 8 9 C R 7 4 2 8 N 4 6 6 G 0 Z 1 5 M 0 9 N 4 6 8 G 0 0 Z 1 0 0 N 4 7 0 M 5 N 4 7 2 G 5 0 0 N 4 7 4 M 3 0 执行完该段程序后 加工出的工件如图2所示 这与所要 求的正确工件相比 中间有一个较为明显的凸起 为什么会出 现这种情况呢 首先 从程序开始找原因 经过验证和反复对工件其它地 方尺寸进行测量 发现尺寸和精度都满足图纸要求 从而说明 程序完全正确不存在问题 其次 检查刀具是否正确选择 通过观察 发现只在该圆 弧最高位置出现凸起 这说明也不是该刀具造成的 因为 若 是刀具选择有问题 则在圆弧高点的左侧或右侧或同时两侧 部分都应或多或少出现该现象 且高点处还应不是出现该现 象最明显的地方 但事实刚好相反 该现象高点处最明显 其 它地方并没有 从而说明该现象也不是由刀具选择造成的 结 合平时学习和实践的经验 可以判定该现象最有可能是由于 反向间隙过大造成的 下面试与验证 看该判定是否正确 在高点处Y轴换向 数值由大变小 所以只检验Y轴反 向间隙是否过大即可 找一固定点 如垫铁上某点 让百分表 或千分表接触示数为零 将该点机床坐标存储在数控系统 G 5 4相应的位置上 然后执行该程序进行反向间隙的测量 O 1 3 1 3 G 9 0 G 5 4 G 0 1 Y 2 0 0 F 1 5 0 Y 0 M 0 0 暂停测量反向间隙值 Y 2 0 0 Y 0 M 0 0 暂停测量反向间隙值 多次执行上述过程求出反向间隙的平均值 M 0 2 当机床执行到M 0 0命令后会暂停 此时认真观察并记下 百分表或千分表示数 如此反复多次取平均值 该值即是反向 间隙的数值 此时 还不能说上述现象就是反向间隙过大引起 的 因为 任何机床都存在着反向间隙 关键是看反向间隙值 的大小影响不影响加工要求 若通过对比后 发现和错误地方 数值 如本例凸起Y轴尺寸0 0 9 m m 接近 则说明反向间隙值 过大是引起错误的主要原因 3反向间隙的补偿 测得反向间隙过大之后要采取措施 一般要两种方法 一 种是制定合理的加工路线 减少或消除反向间隙带来的不良 影响 另一种方法是采取在数控系统中修改反向间隙数值 减 少或消除反向间隙带来的不良影响 当然 不管采取哪一种方 法 前提都是应该尽量减少传动部件等异常原因产生的反向 间隙 这里 只介绍补偿法的应用过程 1 首先 将要进行反向间隙测定的坐标轴 如本题中的 Y轴 回零 2 将该轴 轴补偿参数 中的反向参数值清零 3 执行反向间隙测定程序 对此测量求出平均值 4 输入反向间隙值并保存 运行数控系统 按参数F 3键 输入权限F 3键进入下一级 子菜单 按厂家参数F 1键 输入权限口令后回车 移动光标选 择 1轴 后回车即进入系统Y轴补偿参数界面 0轴 1 轴 2轴 分别对应X轴 Y轴 Z轴 将此界面中的反向间 隙设置为0后 按E s c键 然后连续按两次 Y 键保存修改后 的参数 4结束语 反向间隙值输入数控系统后 数控机床在加工时会自动 补偿此值 但随着数控机床的长期使用 反向间隙会因运动副 磨损而逐渐增大 因此必须定期对数控机床的反向间隙值进 行测定和补偿 从而大大减少或消除反向间隙对机床精度 工 件加工精度产生的不良影响 参考文献 1 2 3 4 图2零件加工结果图 陈吉红 数控机床实验指南 M 武汉 武汉华中科技大学出版社 2 0 0 4 孙华连 徐学林 机床加工中反向间隙误差的控制 J 木工机床 2 0 0 3 3 7 1 2 张柱银 数控原理与数控机床 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 3 黄登红 数控机床反向偏差的测定与补偿 J 机床与液压 2 0 0 5 4 5 4 5 5 下转第8 7页 7 7 装备制造技术 2 0 0 8年第9期 T h eI n f l u e n c e s o f N u me r i c a l C o n t r o l P r o c e s s i n gf r o mR e v e r s eG a pa n di t s C o mp e n s a t i o n C H E NJ i a n w e n L I UL i x i n D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g H e n a n P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e N a n y a n g H e n n a4 7 3 0 0 9 C h i n a A b s t r a c t T h e c a u s e s w h i c h o c c u r f r o mt h e r e v e r s e g a p w e r e i n t r o d u c e d a n d t h e i n f l u e n c e s o f r e v e r s e g a p w e r e a n a l y z e d f r o mt h e e x a m p l e o f c o n c r e t e p r o c e s s i n g T h e g e n e r a l m e t h o d o f r e v e r s e g a p c o m p e n s a t i o n a n d t h e s t e p w e r e p o i n t e d o u t K e y w o r d s r e v e r s e g a p n u m e r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g i n f l u e n c e c o m p e n s a t i o n S n 1 1 1 6 5 N m 由统计计算结果可知 所得M 1置信度为9 5 误差小于 5 的要求 4 2 S N曲线 S N曲线是根据材料的疲劳强度实验数据得出的弯矩M 和疲劳寿命N的关系曲线 4 3安全系数估算 根据国家汽车行业标准Q C T 6 3 7 2 0 0 0中规定发动机曲 轴的名义工作弯矩的计算方法 将该发动机汽缸最大爆发压 力 P m a x 7 3 4 7 M P a 以及曲轴有关结构参数代入标准附录A中 的算式 则可得该曲轴的名义工作弯矩M 1 1 7 6 N m 由此 可算出存活率为5 0 的安全系数为 n 5 0 M 1 M 1 1 4 0 存活率为9 9 9 的安全系数为 n 9 9 9 M 1 3 0 9 K Sn 1 M 1 1 1 8 其中K为标准差修正系数 本次试验取K 1 0 5 1 5结论 1 试验测得4 6 5 Q 1 A调制钢曲轴氮化后疲劳极限弯矩 为M 1 2 4 5 8 3 N m 标准差S n 1 1 1 6 5 N m 所得M 1满足置 信度为9 5 误差小于5 的要求 2 存活率为5 0 的安全系数为n 5 0 1 4 0 存活率为 9 9 9 的安全系数为n 9 9 9 1 1 8 参考文献 1 Q C T 6 3 7 2 0 0 0 汽车发动机曲轴弯曲疲劳试验方法 S l g M N m 2 6 0 2 4 5 8 3 2 6 8 7 x 1 0 3 1 0 7 l g N E x p e r i me n t a t i o no nv e r i f y i n gt h eF a t i g u eo f t h e4 6 5 Q 1 AC r a n k s h a f t L U OR u i l i Z H A N GH u a Z H A N GS h i z h e n g Z H O N GC h e n g k u n X I ED a i b i a o Z O UD e n g j i L i u z h o u Wu l i n g L i u j i P o w e r C o L t d T h e D e p a r t m e n t o f T e c h n i c a l D e v e l o p m e n t L i u z h o u G u a n g x i 5 4 5 0 0 5 C h i n