引言

　　隨著機械制造技術的不斷發(fā)展波寓，機床行業(yè)也已從過去的傳統(tǒng)機床向數(shù)控機床這一換代產(chǎn)品過渡并得到迅速發(fā)展。數(shù)控機床的普及率逐年上升蝇居，主要原因在于數(shù)控技術的優(yōu)越性报逛。數(shù)控技術是適用航空、造船刮锹、寧宙飛行注辜、武器生產(chǎn)等國防工業(yè)的生產(chǎn)而發(fā)展起來的，它特別適用于加工精度高秆廉、幾何形狀復雜、尺寸繁多粉私、改型頻繁的中小批量的機械零件生產(chǎn)顽腾。在國外從四十年代末期開始研究，隨著晶體管集成電路及計算技術的發(fā)展诺核，于五十年代末六十年代初期開始用于生產(chǎn)抄肖，并且愈來愈多地得到推廣和應用。就我國目前制造業(yè)的技術水平及經(jīng)濟發(fā)展狀況而論窖杀，經(jīng)濟型數(shù)控機床是比較適合我國企業(yè)及相關行業(yè)使用漓摩，當前此類機床的占有率較高裙士，多數(shù)屬于開環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，其加工精度很大程度受機床的機械精度影響管毙，因而解決好由于機械間隙帶來的加工誤差問題腿椎，是保證加工質量的重要環(huán)節(jié)。

　　數(shù)控機床間隙誤差分析

　　間隙誤差

　　數(shù)控機床機械間隙誤差是指從機床運動鏈的首端至執(zhí)行件全程由于機械間隙而引起的綜合誤差夭咬。機床的進給鏈啃炸，其誤差來源于電機軸與齒軸由于鍵聯(lián)引起的間隙、齒輪副間隙卓舵、齒輪與絲杠間由鍵聯(lián)接引起的間隙南用、聯(lián)軸器中鍵聯(lián)接引起的間隙、絲杠螺母間隙等秫废。機床反向間隙誤差是指由于機床傳動鏈中機械間隙的存在末径，機床執(zhí)行件在運動過程中，從正向運動變?yōu)榉聪蜻\動時情丛，執(zhí)行件的運動量與理論值(編程值)存在誤差肉棕，最后反映為疊加至工件上的加工精度的誤差。當數(shù)控機床工作臺在其運動方向上換向時眠乏，由于反向間隙的存在會導致伺服電機空轉而工作臺無實際移動伴糟，此稱之為失動。如在g01切削運動時羽傻，反向偏差會影響插補運動的精度壮焰，若偏差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方” 的情形法厢；而在goo快速定位運動中费武，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆孔怎猜、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低耽翁。這樣的反向間隙若數(shù)值較小，對加工精度影響不大則不需要采取任何措施怔接；若數(shù)值較大搪泳，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯降低, 尤其是曲線加工扼脐，會影響到尺寸公差和曲線的一致性岸军，此時必須進行反向間隙的測定和補償。特別是采用半閉環(huán)控制的數(shù)控機床瓦侮，反向間隙會影響到定位精度和重復定位精度艰赞，這就需要我們平時在使用數(shù)控機床時，重視和研究反向間隙的產(chǎn)生因素、影響以及補償功能等方妖，在學習和實踐中認真總結發(fā)現(xiàn)反向間隙自動補償過程中一些規(guī)律性的誤差狭魂，采取恰當加工措施，提高零件的加工精度党觅。

　　間隙誤差的測量

　　為了很好的研究反向間隙誤差對于加工的影響雌澄，我們借助一個小型的三維坐標教學與實訓平臺。這個平臺集成有多軸運動控制器仔役、電機及其驅動妒贞、電控箱、運動平臺等部件惠所。機械裝置是一個采用滾珠絲杠傳動的模塊化十字工作平臺剑银，用與實現(xiàn)目標軌跡和動作。執(zhí)行裝置采用了步進電機更掺，控制裝置由pc機锄垛、基于dsp閉環(huán)運動控制卡和相應的驅動器等組成。運動控制卡接受pc機發(fā)出的位置和軌跡指令拴挫，進行規(guī)劃處理默峦，轉化成伺服驅動可以接受的指令格式，發(fā)給伺服驅動器揩榴，由伺服驅動器進行處理和放大袱类，輸出給執(zhí)行裝置。

　　選取其中的x軸柱爵，打開其中關于測量反向間隙的控制軟件趣匪，開始測量該軸平臺在運動過程中的反向間隙誤差。

　∩估础（1）通過手動調整使平臺置于合適的位置钞诡，一般靠近平臺的副段，并設置為工件原點湃崩。

　∮怠（2）在運動距離輸入框中輸入需要測試的運動距離，再在反向間隙輸入框中輸入0攒读，不進行間隙補償朵诫。

　　（3）按下正向點動按鈕薄扁，讓絲杠朝正方向運動一小段距離（大約10mm）拗窃，然后點停止運動。

　∶诒琛（4）按下測試按鈕，系統(tǒng)會自動根據(jù)輸入的測試距離進行測試，最后顯示測試結果震放。

　”龆尽（5）重復以上動作，多次測量反向間隙殿遂。得到x軸正方向運動的反向間隙值卸橘。

　　（6）用以上的方法盔锦，按下反向點動按鈕塞这，測試x軸反方向運動的反向間隙。

　〗倍场（7）算出兩組數(shù)據(jù)的平均值作分別為：x軸正方向運動的反向間隙為-0.482窜鳍，x軸反方向運動的反向間隙為0.480。 

　　數(shù)控機床間隙誤差補償

　　針對數(shù)控機床自身的特點及使用要求癞糙，一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有常用的補償功能稻嘱，如對刀點位置偏差補償，刀具半徑補償伦朵、刀位半徑補償罢令、機械反向間隙參數(shù)補償?shù)雀鞣N自動補償功能。其中機械反向間隙參數(shù)補償法是目前開環(huán)暑赏、半閉環(huán)系統(tǒng)常用的方法之一媒埃。這種方法，原理是通過實測機床反向間隙誤差值贼穆，利用機床控制系統(tǒng)中設置的系統(tǒng)參數(shù)來實現(xiàn)間隙誤差的自動補償题山。其過程為: 實測各運動軸的間隙誤差值，然后通過控制面板鍵入控制單元即可扮惦，以后機床走刀時臀蛛，首先在相應方向( 如縱身走刀或橫向走刀) 反向走刀時，先走間隙值, 然后再走所需的數(shù)值,因而原先的間隙誤差就得以補償崖蜜。由于這種方法是利用一個控制程序控制所有程序中的反向走刀量浊仆，因此只要輸入有限的幾個間隙值就可以補償所有加工過程中的間隙誤差，此方法簡單易行豫领，對加工程序的編寫也沒有影響抡柿。

　　其存在以下不足之處:

　　⑴由于運動鍵中絲杠與螺母之間的間隙值在絲杠全長呈非線性關系, 因此以一個測量值代表共綜合間隙誤差是不合理的等恐，加上測量間隙值時存在誤差洲劣，因此這種補償法準確度較低；

　】问摺⑵一般進給鏈的綜合間隙誤差是在靜態(tài)條件下測出的囱稽，而機床實際是在動態(tài)環(huán)境下工作的郊尝，因而靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差有較大差別。因此這種補償法不能真實補償實際誤差卡围；

　∫掌恕⑶不能補償因切削力引起的誤差。

　　結束語

　　綜上所述外秋，反向間隙誤差補償是數(shù)控機床保證其加工精度的重要手段米法。系統(tǒng)參數(shù)補償法不影響加工程序的編寫，易操作奈株，簡單明了短户，在一定范圍內具有一定的效果，但局限性較大稿焚。加工程序補償法效果較好唇锡，適用于開環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng),特別是對沒有補償功能的系統(tǒng)具有較大的實際作用珊侍。但這種方法忽秕，增加了零件加工編程的復雜性，對使用人員的編程技巧有較高要求豹谎。

　　反向間隙值輸入數(shù)控系統(tǒng)后悦要，數(shù)控機床在加工時會自動補償此值。但隨著數(shù)控機床的長期使用媳叨，反向間隙會因運動副磨損而逐漸增大腥光，因此必須定期對數(shù)控機床的反向間隙值進行測定和補償，從而大大減少或消除反向間隙對機床精度糊秆、工件加工精度產(chǎn)生的不良影響武福。

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