数控机床位置精度检测及补偿文献综述

定位精度是机床位置精度中的一项重要指标。在精密加工中，机床的3/5沿某一数控坐标轴方向移动一段距离时，实际值与给定值的接近程度。在点位、直线控制系统中，定位精度影响工件的尺寸精度，在轮廓控制系统中，定位精度影响工件轮廓的加工精度，产生轮廓失真。1n1nn(xxin>100x——实测误差的平均值，即位置偏差

xiix1nXni1ix3（取绝对值较大的一个1-1RRxx，定位误差的离散度分别为3与3，反向差值B Bxx1-2数控机床的定位精度一般可以用刻线基准尺和读数显微镜、激光线纹尺显微镜法，双频激光仪检测法。由于双频激光仪的检测精度较高，故在国际上常采用双频激光仪进量。如采用惠普公司生产的A双频激光仪和英国公司生产的L10双频激光仪。而国内目前双频激光仪数量较少，而且因为线纹尺－显微镜法和块规法操作简单投入经费少，故国内常采用线纹尺－显微镜法和块规法进行检测。现国内已经较少采用此法，故 不做介绍Pj时（j为标位置序号，通过读数显微镜从精密线置Pij（i为检号。按位置偏差定义，实际位置减目标位置之差值即为Xij。即：XijPij遵循原则将0级或1级线纹尺安放在机床的工作台上，如图2-32固定，4(Y轴或Z轴)的位置32。取下杠杆千分表及表座，用夹具7将读数显微镜6固定在机床主轴9上。夹具应稳定可靠5的刻度线清晰地成象在其目2-2中，1为橡皮泥,2为磁性表座，4为工作台，8为测量芯图2- Pj目标位置是指运动部件要达到的位置。目标位置的选择须客观反映其周期误差。在被测轴向的全部工作行程内随机选取各目标位置Pj。Pj(j1)t式中，j为目标位置序号（j= ,m)；t为目标位置的间距，应整数，丝杆传动时，t不应等于导程的倍数；r为目标位置的取值的小数部当j=1时，取r=0m=11个目标位置。5个目标位置。且运动换向的起点和终点位置应靠在GB10931)。0.1℃的温度计分别放置在机床的工作台及光栅尺附近的3、双频激光仪检测2-3上。这个组合要件被称为“线性镜”，可以作为激光束的参考路径。 镜位于ML10激光器和线性反射镜之间的光束路径，如图2-3所2-4ML10激光器的光束会射入线性镜，再分为两道光束。一道光聚之后返回激光头，其中会有一个探测器两道光束间的。移动。定位测量是通过测量及参考光束间光路差异的变化来执行的（ML10）如图2-4所示这些角色可以调换但会缩小测量的最大量程从40m(133ft)缩小为15m(49ft)。因此在长轴上，线性 而移动其它反射镜以执量。在较短的轴上，如果方便，这些角色可以用于测量线性定位的典型系统设置如图2-5所示。选择设置上的文本，获得有关系统元件的信息。2-5上已安装并配置了以下其中一个Renishaw接口。笔记本计算机的PCM10或PCM20（PCMCIA)卡。台式机的PC10卡将线性镜组连接到要校准的机。不同机床配置的典型线性镜组设置将性测量设置部分中说明。在三脚架上安装ML10激光头。ML10EC10EC10PC10/PCM205ML10EC10将环境传感器连接到EC10将EC10的空气传感器放在机或附近的适当位置。为了安全起见，ML102-6所示。2-6ML10ML10EC10PC关紧要。使ML10稳定下来。这将大约需要10到15分钟。运行线性目前,国际上比较通行的标准有NMTBA(机床制造商标准)、际标准)等。在本课题中，将采用我国常使用的国际标准(ISO230-2)及国家GB10931-89。1ISO230-ISO230-2本国际标准是由ISO的TC39技术(即机床技术)于1986198811月首次正式颁布。该标准采用三项参数评定机床A=(X+3S)max

(X

可以看出定位精度不考虑位置和运动方向由两个极值X+X-3SR=max(3Sj

3Sj

Bj),6Sj?6SjR类似于VDI/DGQ3441PsB

1ånj=(在一个位置上的反向误差Bj

Xj

Xj平均反向误差BVDI/DGQ3441中的U。2GB10931-1988IS023G-2标准的主要内容，于1989年制定了数控机床位置精度的评定方法}GB10931一89。机床的重复定位精度由于实测中测量次数n10Sj1n-1n-ån(X-X i=XijXij­，Xij?XjXj­，XjRj

6Sj

Rj

6Sj式中j—坐标轴上各测点的位置序号 Rj­Rj¯中的最大值，R=(Rj)max机床的定位精度机床的定位精度为双向趋近各目标位置时Xj

3Sj、Xj

3Sj的最大值与Xj

3Sj、Xj

3SjA=(Xj+3Sj)max-(Xj+3SjjB=j '0（i=1，2，， ' 控机床各坐标轴的定位误差后，就可以确定误差修正值对机床工作空间任不可能完全消除，加上受力变形的影响，使数控系统在发出反向指令信号隙补偿减法计数器减“14-1所示。A、B两根补偿4-1；2；3——补偿前的误差曲线；4C系统中可以利用软件进行计算机辅助补偿。所补偿的误差可以是常值系统性误差，如螺距累积误差补偿、反向间隙误差补偿，还可以补由计算机将新的误差曲线起来，还可以在机床期间内补偿由于磨损等引起的精度损失，进行坐标轴校准。7～10脉冲当量（即±1）范围内。4-2一般可采用如下两种形式误差修正矢量函数微机根据机床位置检测元件测出的坐标位置和由传感器测得的实际变CNC位的和影响定位精度的热变形量的关系，建立温度-热变形数学模型。量TaaTaT2 4-3差函数表达式后，将其存入计算机，当机床工作时，根据传感器实测温度和机床现行坐标位置，就可自动推算出热变形误差修正量，发出补偿进给脉冲由步进电机完成补偿图4-4所示为热变形误差补偿系统框图算时间。因而，对机床误差补偿，要求计算机有较高的运算速度。4-34-4[1]机床数控系统中国科学技术1991[2]高等教育指导数控技术及应用机械工业2001年李建文用线纹尺检测数控机床的位置误差计量技术2000李建文用线纹尺检测数控机床的位置精度计量与测试技术04关保国数控机床定位误差的激光法检测与补偿组合机床与自动化加工技术200009茅振华慎励进数控机床嫉妒的激光法测试与补偿机电工程199904严勇数控机床螺距误差的测量与补偿机电工程技术20058发展数控机床是我国向制造业强国转变的关键中国科技产业04数控系统发展趋势机械研究与应用20062191数控技术和装备发展趋势及对策EquipmengtManufacturingTechnologyNo.1,200620045数控机床定位误差的软件补偿华中294吴激光测量技术在数控机床定位精度检验中的应用计量与测试技术2000No.4加工中心的软件误差补偿技术制造技术与机床20028200411加工中心精度检验标准的应用机电1999年第5期包云霞如何提高数控机床的精度数控机床市场200507张增良数控机床的螺距误差检测及补偿中文期（测控自动化）2006221-1英国先进技术与新的机床标准新技术新工艺机械加工与自动化20017工艺系统累积误差补偿原理的适用范围机械制造与自动化20016数控立式升降台铣床：精度ZBJ54014-数字控制机床位置精度的评定方法GB10931-89 INTERNATIONALSATANDARDISO2