roeoj1t题目数控机床位置精度

，例证通过本课题的研究了数控机床位置精度检定标准之间的，MeasurementsandStandardsofThePositioningAccuracyofTheCNCMachineToolsWiththepopularizationoftheCNCmachinetoolsin,tofindouttherealperformancesofthem,itisnecessarytoperformsomemeasurementsofpositioningaccuracyandmakecorrectevaluationstotherelatingdata.Inthetext,thepopularizationoftheCNCmachinetoolsinisintroduced.Alsointroducedarethedefinitionandimportanceofthepositioningaccuracy,withthepositioningaccuracyerrorandcommonmeasuringitemsincluded.FollowedarethecommonmeasuringmethodsandtherelatingstandardsoftheCNCmachinetoolsdescribedindetails.Afterthat,comparethedifferencesbetweenthefourdifferentstandardsthoroughly,usingforms,graphsandwords.Drewconclusionsbasedontheforms,graphsandwordsmentionedabove.CertifiedtheconclusionswiththedatacapturedintheschoollaboratorytestedoneCNCmachinetools.Throughthestudyofthesubject,thedifferencesbetweenthestandardsofpositioningaccuracyoftheCNCmachinetoolsarereportedandmadeaanswertotheproblemsconcerningthedebatesarousedbythedifferencesofthestandards.：CNCMachineTools,PositioningMeasurementsofPositioningAccuracy,Interferometer,第1章 数控机床的重要 数控机床发展概 本文的主要内 第2章位置精 数控机床位置精度的概 定位误差的特征分 系统误 分散性(即随机误差 反向定位的失动 最小可能移动 机床位置精度的主要检测项 第3章数控机床位置精度的检 标准长度刻度尺和光学读数显微镜检测 测量原 测量方 目标位置Pj及循环方式的选 误差分 双频激光仪检测 双频激光仪的工作原 激光校准系 测量误差分 对比和分 第4章数控机床位置精度检测的标 国际标准ISO230- 术语和代 目标位置的选 结果评 中国标准GB10931- 术语和代 位置精度的评定项 目标位置的选 德国标准VDI/DGQ 标准JISB 第5章数控机床位置精度评定标准的分析和比 数据处理方法的比 标准的对比分 标准的列表对 标准的图象比 立式加工中心MCV-510检测实 以中国标准GB10931-89进行计 按国际标准进行评 按德国标准进行评 按标准评 第6章结论和展 参考文 致 1、、术、精密测量技术气动技术、光电技术以及配套技术等领域中的最、、略地位，因此，世界各国都给予了极大关注。工业发达国家如10、、国数控机床的应用范围已从飞机制造、仪器仪表、汽轮机等行业扩展到铁路、纺织、机械制造特别是汽车制造等行业。约有90%的行业在应用数控机床。目前，我国数控机床的拥有量已达23000余台。数控机 年的9478台，不仅是在产量学院电工铁道部机车车辆厂微特电机厂联合研制到国际同类机床80年代水平，不仅满足了国内用户的迫切需要，而且可替代进口，售价仅是进口的25%,具有重大的经济和社会效益。总之，我、、0.01mm，而另一厂商在类似机床的样本上标明其定位精度为0.02mm者精度更高，这完全取决于各厂商采取何种精度定义和计算方法。定标准――中国标准GB10931-89,国际标准ISO230-2,德国标准和文字等方式对数控机床位置精度的评定标准进行比较了评定标准2数控机床定位精度指的是机床各坐标轴在数控装置控制下运动部件工零件的精度,它反映了机床轴在行程内任意定位点的定位稳定性,所以机床制造厂在销售产品样本中为反映该机床的精度指标,着重介绍了直线轴的定位精度和重复定位精度。[6]2-1)。它的特殊A32-2).NXj­Xj¯，然后取其代数差值Bj。(1)X,Y,Z,U,V,W(5)A,B,C(7)(8)回转运动的检测工具有：360度齿精确分度的标准转台或角度多面体、高 光管等本文将在第3章中介绍机床位置精度检测的直2-42-4按和国际标准化组织的规（ISO标准对数控机床的检测，就以激光测量（2-4a）为准。但目前国内激光测量仪较少，大部分数2-4b测量数控算出平均值和散差3d3d散差带构成的2-5图2-52-6a.型曲b.0.01～0.02mm。为此，有些机床采用预拉伸的方法来减小热伸长的影响。直线运动重复定位精度的检测检测用的仪器与检测定位精直线运动的原点返回精度原点返回精度，实质上是该坐标2-6直线运动失动量的测量失动量的测定方法是在所测量坐标2-73以精密线纹尺作为标准器,采用相对测量法进量,求出被测数控

即 Xij

Pij-

根据这些位置偏差及位置精度的评定方法,经过数据处理,即可得到3.1.23-1b目标位置的选择必须客观反映其周期误差在被测轴向的全部Pj=(j

1)t+

(3-式中:j――目标位置序号;jT――目标位置的间距;应取整数,丝杆传动时,tR――j=1m=113.1.4（1）仪器的极限误差Δ1im（2）标准件的误差Δ1im（3）安装误差Δ1im它主要是由测量轴线(线纹尺)与机床移动的轴线不平行而引起的误差。其量值大小与其测量长度LHΔ1im3=L(1-cosH),由于用杠杆千分表进行校正,其q£8,此项误（4）温度误差Δ1imDL2=aL(t2

aL由(3-3)

L(t2

t1)da+aLd(t2

(3-式(3-4L(t2-t1)da量确而造成的误 t)2d2 t)2d2a+a2a2(t-t

（3-（5）Δ1im

（3-L(t2

t1)da和温度测量的误差aLat2

)光仪检测激光测量原理如图3-2所He-Ne1f2（f1f2相差很小。左右圆偏振光经

/42288V2

f变成（f

f2Δff1振光完全发射到固定反射镜7从反射镜7和8发射回来的两束光到偏振 11接收时间tΔf的脉冲数NtftN=0由于Δf=2(vc而v

dt/dlf=c/ N=Δfdt=(2l

故测量距离Ll=(l式中NlC把测量距i离与数控机的光栅尺读数相减时即可得到数控机床的定(1)3-3涉镜”，作为激光束的参考路径。线性镜位于ML10激光器和线性反3-33-4光头，其内部的一个探测器两道光束间的。而另一个则沿着线性轴移动如图3-4所示定位测量是通过测量及参考光束间光路差异的变化进行（ML10用于测量线性定位的典型系统设置如图3-53-5（2）分析到的数据(3)准直激光器，使光束通过整个运动轴光靶的中心。性镜和反射镜中返回的光束光闸上的光靶。3-3-沿着运动轴将反射镜 镜分开3-3-3-两道光束都光靶中心。3-束彼此。3-3-36，直到完成整个轴向的光镜准直。下左右移动反光镜使从反光镜返回的光束与镜的光束在光闸的光靶上互相。示当反光镜沿着机床的整个运动长度移动时检查线性软件中3-数。然后线性数据。双频激光仪的误差项目包括光仪的极限误差1D=±10-71式中 L---测量的长度差DD2=? cos式中 测量的长度 由于光路准直q0,差D它主要是由机床温度和线膨胀系 确而造成D=贝 a)2+(d?d 式中 L―――测量的长度dt――――机床温度测量误差从上面分析可以看出,在各项测量误差中,温度误差对测量结果的准20±5±0.2ﾟC/h,12h的情况下可控制到0.004～0.005/1000,而用激光测量，误差小，测量精 第4 目前,国际上比较通行的数控机床位置精度检测标准有NMTBA(机国质量标准)、ISO(国际标准)等，我国亦在颁布有GB10931-892ISO230-2,GB10931-标准JISB6336VDI/DGQ3441ISO230-该部分的ISO标准定义了在数控机直接测量单轴进行位置精度ISO230-2(a）轴向行程线性或旋转轴在数控系统驱动下组件可达到的最大行

义了沿轴线或绕轴线目标点

（i＝1～m；j＝1～n）j第i

X

Xij

Pij-

趋近进量。符号­表示以正向趋近目标点，符号¯则表示以负方向趋Xij­Xij¯。目标点进量

XiXi¯nPiXi

1åni=

Xij

(4-Xi

1åni=

Xij

XiPiXi­Xi¯Bi：从正负方向趋近目PiXi­Xi¯Bi

Xi

Xi 轴线反向差值B：臌B=max臌

(4-轴线平均反向差值B：B=1m

(4- mi=1n1n-1j=ån(X Xi

Si或Si¯：nPiSi

(4-Si

(4-1n1n-ån(X Xij=

Ri­Ri¯：2Ri4SiRi4Simaxmax臌iBi;Ri;

R­R¯R：沿着Pi的重复定位精度的最大值。R

(4-R

E­或E?:PiXi和最小平均位置偏差

Xi¯臌E maxXi臌

minXi

(4-臌E maxXi臌

minXi

(4-轴线双向系统定位偏差E：PiXi­或Xi¯E=maxX?X minX?X

(4- 轴线的双向平均定位偏差MPiXiM=maxXi

Xi¯min

AA¯：2A maxX 2S minX 2S

(4- A maxX 2S minX 2S

(4- A:2maxmax ; imin ; i当目标位置可以自由选取时，可依从下面 Pi=(i

1)P+

其中：i目标位置序号P测量全行程中目标点的统一间距R在每个目标位置取不同的值，使测量行程全长上目标位2000mm对于行程小于2000mm的机床轴，根据（4-22）每米最少应选取2000mm360Xi

2Si?Xi

2Si Xi

2Si?

Xi

2Si GB10931-该标准规定了数字控制机床和数控附件直线运动和回转运动位置精定，具有位置精度要求的其他机床亦可参照采用。jj＝1mPij­PijijXij­XijXij

Pij­-（4-Xij

（4-Xj­XjnPj4-Xj

1åni=

Xij

（4-Xj目标位置的反向差值B

1åni=

Xij

（4-4-2.Bj

Xj

Xj （4-Sj­或SjSj

1n1n-ån(X Xji=Sj

1n1n-1i=ån(X XjRj­RjRj 6Sj （4-Rj 6Sj （4-Xj

Xj

(Xj+Xj)/

轴线的重复定位精度

Xj

Xj

（4-Rj­Rj¯轴线的定位精度单向定位精度AAuAu取Au和Au双向定位精度

(Xj(Xj

3Sj3Sj

(Xj(Xj

3Sj3Sj

（4-（4-Xj

3Sj?)，(Xj

3Sj?)(Xj

3Sj?)，(Xj

3SjA=(Xj+3Sj)max轴线的反向差值

(Xj

3Sj

（4-jB=j

轴线的重复精度轴线的定位精度A（或Au轴线的反向差值40Pj=(j

1)t+

（4-式中：j――――目标位置序号j＝1、2、……m。目标位置取不同值。当j＝1时，取r＝0.位置公差Tp:在机床工作轴的工作范围内，允许的总偏差由位置公差Tp决定，求出机床每根坐标轴的位置不可靠性必须小于或等于制造商所位置不可靠性P:PPaPa是系统误差，是在被检轴上全部测量位置的平均量值之差反向量差U:U也是系统误差，是在被检轴的每个位置上，正、负两个PsPs是随机误差，它反映了被检轴每个测量位置上的PjXjXj

1å1ni=1åni=

XijXij

1n-1n-ån(X Xji=Sj

（4-Sj

（4-1n-1n-ån(X Xji=X=1(X X

PjS=1(S S

中间计算结果在位置PjPsj=6SPj

Uj

jXXjmaxXX

XjXj

（4- P=1?

j=

Umax=Uj

U ?åU

j=

轾P=Xj

1

-

Xj-

1

（4-Umax。事实上，VDI/DGQ3441Xj，这样构成一条平均值PsjPj的位置分散幅度)对称地叠加在平1/2Psj量值最大的一点减去最小的一点，即为P。显然，PPaPs和U，4-1)4-110JISB定位精度:单方向测取各自目标位置的定位量值Xj然后取maxXj)-minXj第5JISB6330《数字控制机床试验方法通则》属代数极差次定位测试,取任意两个位置上定位误差的最大差的1/2,附上±号作为2:199GB/T《机床检验通则第二DGQ33413:197的定位精度评定体系从数理统计和概率论的前提出发,认为向一条数控轴上选定的±3倍(记为±3S)的离散值代表对目标位置进行无数次定位可能产生的95.45%",所以称为数理统计法。这种方法是以规定的间隔，在被测全行程上选取m个目标位置(测p1p2，…，pJpm，行定位，每次定位时移动部件实际到达位置pj，与目标位置pJ，xj5-1)AA=xmax

(A=?xmax2

xmin (5-Amp1p2...pj..pm，中的每pijpjxij，作为位随量认因此可以用有限个子样的统计量x(平均值)和S(标准偏差)，近似代替，趋近无穷时的统计量m(数学期望)和¶（标准误差)，如5-299.73%的3S值，作为分散性宽度。这样，精度R)B平均偏离程度，SAb，又取全行程所有正、负向xj

3Sj)、xj

3Sj)(xj

3Sj)、xj

3Sj)中的最小值之差值。所以，A程双向定位精度数值中所占份额的比例这种方法不仅能反映定位见表5-1图5- ISO标准下5次单向测量的位置偏差和平均位置偏5-6ISOISO的全部离散值重复定位精度是具有最大离散值的目标位置的离散值图5-7ISO5-8ISOVDI/DGQ5-9VDI/DGQ5-10VDI/DGQ5-11JIS5-12JIS立式加工中心MCV-510

B= ＝5.222jj

Pa=Xj Xj＝17.246定位精 单向

Au

(Xj

3Sj

(Xj

3Sj＝34.375Au

(Xj

3Sj

(Xj

3Sj

＝33.228A=(Xj+3Sj)max

(Xj

3Sj＝37.79表5-4表5-4单向单向反向误差B差离散值M系统定位偏差重复定位精度位置精度表5-6表5-6单向单向反向误差位置偏差U=1?m å 定位精度A＝maxXj重复定位精度取点0,8,165-8

min(Xj)＝轴-±6JISB6336ISB6336标准在测取定位精度等参数时，不是采用一次测量获取7:当离100mmX0.0010mm;1000mm0.0075mm往往会给人以机床精度高的错觉除该标准外其余三个标I/DGQ441B1093