数控机床问与答知识

1、1 / 20一、数控机床间隙测量及补偿在机床的进给传动中总是存在有间隙，有间隙而未做补偿，会直接影响进给的伺服精度。 在本机床的进给传动中，NC 指令移动值和运动部件的实际移动值的差值即间隙的存在一般是由下述几种原因造成的：轴承间隙.滚动丝杠付间的间隙及丝杠的弯曲振动在本机床出厂前，我们已仔细的测量了进给系统的间隙值，并进行了补偿，但是，机床在经 长期使用后，由于磨损等原因，补偿量就不适当了。当其影响到加工精度时，就需要用户自 己重新进行间隙补偿量的设定。间隙补偿量可以根据记录在数控装置中的参数进行再设定，关于变更参数的详细说明，请参考数控系统的使用说明书。间隙测定的方法：1） 使运动部件从停

2、留位置向负方向快速移动50mm。2） 把百分表触头对准移动部件的正侧一方，并使表针对零。3） 使运动部件从停留位置再向负方向快速移动50mm。4） 使运动部件从新的停留位置再向正方向快速移动50mm。5） 读出此时百分表的值，此值叫做反向偏差，包括了传动链中的总间隙，反映了其传动系 统的精度。注：1） 上述动作可通过编一简单程序进行。进行第4）条时为了读数方便，程序应在停留点延 时 35 秒。2） 上述动作应重复进行 5 次，取其算术平均值作为间隙补偿值。3） 根据实测出的 X、Y、Z 的反向偏差值，分别补偿到其对应的参数号中。二、静压进口轴承的维修静压进口轴承以其高的回转精度、钢性好、承载力

3、高、无磨损、耐用度高。下面是静压进口轴承在维修过程中探索和尝试取得的几点经验，仅供大家参考。1小孔节流器：（1）.将内部节流改为外部节流，并加装压力表即时显示上下腔压力。使维修保养方便，特别是可以很容易地定期清洗，这是内部节流器无法比拟的。（2）.节流比。节流比B的理论值是 1.21.5 之间，而根据多年的经验以1.25 为佳。这样在维修中，需要对主轴的几何精度、前后轴瓦的几何精度、同轴度、圆度及锥度进行严格控制，以便保证B值。根据机床的承载能力确定e 值（主轴与轴瓦几何中心的偏心量），使B值最佳。（3）.各油腔在不装主轴时，各个出油口的油柱必须一致（观察法），若不一致，应采取改变节流器孔径的

4、方法，改变其流量。以4 腔为例，一般下、左、右腔的油柱在2025mm 之间，小孔直径为 0.250.4mm。2.薄膜反馈节流器：2 / 20薄膜反馈节流轴承刚度是很大的，但机床在运行中也常出现抱瓦、拉毛、掉压等现象。薄膜反馈最关键的是薄膜，实践中认为，轴瓦抱死、拉毛的主要原因是：薄膜塑性变形所 致；反馈慢。外载突变时，薄膜还没反应时，轴与瓦已经摩擦了；薄膜疲劳。薄膜使用 时间长，疲劳变形，相当于改变了反馈参数。增加薄膜的厚度和改用一些耐疲劳的材料，均可收到良好效果。一般是采用刚性膜、 预加载荷、预留缝隙的方法。具体作法是：将1.4mm 厚的膜改为 4mm 厚刚性膜，在下腔垫0.05mm 厚的锡

5、箔纸，使主轴调整到比理想位置高0.05mm 的位置。目的是当主轴受力（砂轮重量、切削力）后，恰好返回到理想中心。3供油系统的改进：静压进口轴承供油系统中，除粗滤、精滤外，其余各元件对静压轴承具有保护作用。在 原系统基础上对供油系统进行改进。（1）.在节流板后的出油口接压力继电器和压力表（原来在蓄能器前面），这样可使操作人员看见腔压与进口压力的大小。 当其压差大于一定值时， 以便立即停机， 以免轴瓦抱死。 如： 进 口压力 2mpa，出口腔压 1.21.6mpa，低于 1.2mpa 就要停机。（2）.增加数字检测装置：静压进口轴承的主轴与轴瓦之间有0.040.05mm 的间隙，其间的油液有一定的

6、电阻值，检测这一阻值的变化，就可以得知期间隙的大小。以主轴为一极，轴瓦为另一极，测量其阻值 变化。将此信号处理后发至光电报警器和控制系统放大器，控制主轴电机的启停， 以此来避免轴与瓦的摩擦三、如何提高数控机床的精度的方法？ 答：随着我国经济的飞速发展，数控机床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用，精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高，对数控机床的精度也提出了更高的要求。尽管用户在选购数控机床时，都十分看重机床的位置精度，特别是各轴的定位精 度和重复定位精度。但是这些使用中的数控机床精度到底如何呢？大量统计资料表明：65.7%以上的新机床，安装时都不符合其技术指标；90%使

7、用中的数控机床处于失准工作状态。因此，对机床工作状态进行监控和对机床精度进行经常的测试是非常必要的，以便及时发现和解决问题，提高零件加工精度。目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准ISO230-2 或国家标准 GB10931-89 等。同一台机床，由于采用的标准不同， 所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差和定 位精度。对于这二者的测定和补偿是提高加工精度的必要途径。1、反向偏差在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件（如伺服电动机、伺服液压马达和步进电动机等）的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙

8、等误差的存在，造成各坐标轴在 由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。 如在 G01 切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就 会造成圆不3 / 20够圆，方不够方的情形；而在 G00 快速定位运动中，反向偏差影响机床的定 位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时，随着设备投入运行时间的增长，反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。反向偏差的测定反向偏差的测定方法：

9、 在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准， 再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离， 然后再往相反方向移动相同的距离， 测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置 分别进行多次测定 （一般为七次 ），求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反 向偏差测量值。在测量时一定要先移动一段距离，否则不能得到正确的反向偏差值。测量直线运动轴的反向偏差时， 测量工具通常采有千分表或百分表， 若条件允许， 可使 用双频激光干涉仪进行测量。 当采用千分表或百分表进行测量时， 需要注意的是表座和表杆 不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，

10、表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也 就不真实了。若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更精确。例如，在三坐标立式机床上测量 X 轴的反向偏差，可先将表压住主轴的圆柱表面，然 后运行如下程序进行测量：N10 G91 G01 X50 F1000 ；工作台右移N20 X-50 ；工作台左移，消除传动间隙N30 G04 X5 ；暂停以便观察N40 Z50 ；Z 轴抬高让开N50 X-50 ：工作台左移N60 X50 ：工作台右移复位N70 Z-50 ：Z 轴复位N80 G04 X5 ：暂停以便观察N90 M99 ；需要注意的是， 在工作台不同的运行速度下所测出的结果会有所不同。 一般情况下

11、， 低 速的测出值要比高速的大， 特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。 低速运动时工作台运动 速度较低，不易发生过冲超程 （相对 “反向间隙 ”，）因此测出值较大；在高速时，由于工作台 速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小 。回转运动轴反向偏差量的测量方法与直线轴相同，只是用于检测的仪器不同而已。 反向偏差的补偿国产数控机床，定位精度有不少 0.02mm ，但没有补偿功能。对这类机床，在某些场合 下，可用编程法实现单向定位，清除反向间隙，在机械部分不变的情况下，只要低速单向定 位到达插补起始点，然后再开始插补加工。 插补进给中遇反向时， 给反向间隙值再正式插补， 即可提高插补加工的精度，基本

12、上可以保证零件的公差要求。对于其他类别的数控机床，通常数控装置内存中设有若干个地址,专供存储各轴的反向间隙值。当机床的某个轴被指令改变运动方向时，数控装置会自动读取该轴的反向间隙值， 对坐标位移指令值进行补偿、 修正， 使机床准确地定位在指令位置上， 消除或减小反向偏差 对机床精度的不利影响。一般数控系统只有单一的反向间隙补偿值可供使用， 为了兼顾高、 低速的运动精度， 除 了要在机械上做得更好以外， 只能将在快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入， 因此 难以做到平衡、兼顾快速定位精度和切削时的插补精度。对于 FANUCOi、FANUC18i 等数控系统，有用于快速运动（G00）和低速切削

13、进给运动（G01）的两种反向间隙补偿可供选用。 根据进给方式的不同， 数控系统自动选择使用不同的补偿值， 完成较4 / 20高精度的加工。将 GO1 切削进给运动测得的反向间隙值 A 输入参数 NO11851（GO1 的测试速度可根据常 用的切削进给速度及机床特性来决定），将 G00 测得的反向间隙值 B 输入参数 NO11852。需要注意的是，若要数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码18OO 的第四位（RBK）设定为 1;若 RBK 设定为 0,则不执行分别指定的反向间隙补偿。G02、G03、JOG与 GO1 使用相同的补偿值。2、定位精度 数控机床的定位精度是指所测量的机床运动

14、部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，是数控机床有别于普通机床的一项重要精度，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响， 尤其对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。一台数控机床可以从它所能达到的定位精度判出它的加工精度，所以对数控机床的定位精度进行检测和补偿是保证加工质量的必要途径。定位精度的测定目前多采用双频激光干涉仪对机床检测和处理分析，利用激光干涉测量原理， 以激光实时波长为测量基准，所以提高了测试精度及增强了适用范围。检测方法如下：安装双频激光干涉仪；在需要测量的机床坐标轴方向上安装光学测量装置；调整激光头，使测量轴线与机床移动轴线共线或平行，即将光路预调准直； 待激

15、光预热后输入测量参数；按规定的测量程序运动机床进行测量；数据处理及结果输出。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。常用方法是计算出螺距误差补偿表，手动输入机床CNC 系统，从而消除定位误差，由于数控机床三轴或四轴补偿点可能有几百上千点，所以手动补偿需要花费较多时间，并且容易出错。现在通过 RS232 接口将计算机与机床 CNC 控制器联接起来，用 VB 编写的自动校准软 件控制激光干涉仪与数控机床同步工作，实现对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差补偿，其补偿方法如下：备份 CNC 控制系统中的已有补偿参数；由计算机产生进行逐点定位精度测量的机床

16、CNC 程序，并传送给 CNC 系统；自动测量各点的定位误差；根据指定的补偿点产生一组新的补偿参数，并传送给CNC 系统，螺距自动补偿完成；重复 c.进行精度验证。根据数控机床各轴的精度状况，利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴补偿点， 使数控机床达到最佳精度状态，并大大提高了检测机床定位精度的效率。定位精度是数控机床的一个重要指标。尽管在用户购选时可以尽量挑选精度高误差小的机床，但是随着设备投入使用时间越长，设备磨损越厉害，造成机床的定位误差越来越大， 这对加工和生产的零件有着致命的影响。采用以上方法对机床各坐标轴的反向偏差、定位精度进行准确测量和补偿，可以很好地减

17、小或消除反向偏差对机床精度的不利影响，提高机床的定位精度，使机床处于最佳精度状态，从而保证零件的加工质量。四、如何防制数控机床的爬行与振动？5 / 20答：数控机床中有很多明显的不正常现象，但在有一些经济数控系统中，去卩没有报警，即使 有时出现报警，报警的信息表明也不是你所看到不正常现象的报警。机床出现爬行与振动就是一个明显的例子。 机床以低速运行时， 机床工作台是蠕动着向前运动；机床要以高速运行时，就出现震动。关于机床爬行有的书上写着：由于润滑不好，而使机床工作台移动时摩擦阻力增大。当 电机驱动时，工作台不向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，把电机的能量贮存在变形上。 电动机继续驱动，贮存的能

18、量所产的弹性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动， 周而复 始地这样运动，而产生了爬行的现象。然而事实并非如此，仔细看一下导轨面润滑的情况， 就可以断定不是这个问题。 机床爬行和振动问题是属于速度的问题。 既然是速度的问题就要 去找速度环， 我们知道机床的速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的。 特别应该着重 指出，速度调节器的时间常数，也就是速度调节器积分时间常数是以毫秒计的，因此，整个 机床的伺服运动是一个过渡过程，是一个调节过程。凡是与速度有关的问题，只能去查找速度调节器。因此，机床振动问题也要去查找速度 调节器。可以从以下这些地方去查找速度调节器故障：一个是给定信号，一个是反馈信号，

19、 再一个就是速度调节器的本身。第一个是由位置偏差计数器出来经 D/A 转换给速度调节器送来的模拟是 VCMD ，这个信 号是否有振动分量， 可以通过伺服板上的插脚 （FANUC6 系统的伺服板是 X18 脚 ）来看一看它 是否在那里振动。 如果它就是有一个周期的振动信号， 那毫无疑问机床振动是正确的， 速度 调节器这一部分没有问题，而是前级有问题，向 D A 转换器或偏差计数器去查找问题。 如果我们测量结果没有任何振动的周期性的波形。那么问题肯定出在其他两个部分。我们可以去观察测速发电机的波形， 由于机床在振动， 说明机床的速度在激烈的振荡中， 当然测速发电机反馈回来的波形一定也是动荡不已的。

20、 但是我们可以看到， 测速发电机反馈 的波形中是否出现规律的大起大落， 十分混乱现象。 这时， 我们最好能测一下机床的振动频 率与电机旋转的速度是否存在一个准确的比率关系，譬如振动的频率是电机转速的四倍频 率。这时我们就要考虑电机或测速发电机有故障的问题。因为振动频率与电机转速成一定比率，首先就要检查一下电动机是否有故障，检查它的 碳刷，整流子表面状况，以及机械振动的情况，并要检查滚珠轴承的润滑的情况，整个这个 检查， 可不必全部拆卸下来， 可通过视察官进行观察就可以了， 轴承可以用耳去听声音来检 查。如果没有什么问题，就要检查测速发电机。测速发电机一般是直流的。测速发电机就是一台小型的永磁式直流发电机，它的输出电压应正比于转速，也就是输 出电压与转速是线性关系。 只要转速一定， 它的输出电压波形应当是一条直线， 但由于齿槽 的影响及整流子换向的影响， 在这直线上附着一个微小的交变量。 为此， 测速反馈电路上都 加了滤波电路，这个滤波电路就是削弱这个附在电压上的交流分量。测速发电机中常常出现的一个毛病就是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内， 造成测 速发电机片间短路