欣兴鸿三米桥式五轴龙门加工中心：精度测定与偏差补偿的关键要素
在我国经济迅猛发展的当下，数控机床作为工业制品的母机，在机械制造生产中得到了广泛应用。随着精加工技术的快速进步和零件加工精度的不断提升，对数控机床的精度要求也日益提高。尽管用户在选购数控机床时，尤其关注机床的位置精度，特别是各轴的定位精度和重复定位精度，但这些正在使用的数控机床精度实际情况究竟如何呢？jin天，欣兴鸿小编就来和大家探讨一下机床精度的相关话题！
首先，大量统计数据显示：超过 65.7%的新机床在安装时不符合其技术指标，90%正在使用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测以及经常测试机床精度十分必要，这样能够及时发现并解决问题，提高零件加工精度。欣兴鸿作为三米桥式五轴龙门加工中心的生产厂家，可以为您提供厂区机床建设施工图纸，按照我们工程师给出的方案建设机床放置环境，能够有效降低安装的机床出现失准的状况。
当前，数控机床位置精度的检验通常遵循guo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会有所差异。所以，在选择数控机床的精度指标时，要留意其采用的标准。数控机床的位置精度通常涉及各数控轴的反向偏差和定位精度。对于这两者的测定和补偿，是提升加工精度的重要途径。
一、反向偏差要素
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）存在反向死区，以及各机械运动传动副存在反向间隙等误差，导致各坐标轴在由正向运动转为反向运动时产生反向偏差，通常也称为反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向偏差的存在会影响机床的定位精度和重复定位精度，进而影响产品的加工精度。例如，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，就会出现“圆不够圆，方不够方”的情况；而在 G00 快速定位运动中，反向偏差会影响机床的定位精度，导致钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时，随着设备运行时间的增加，反向偏差还会因磨损造成运动副间隙逐渐增大，所以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：在所要测量的坐标轴行程内，预先向正向或反向移动一段距离，并以该停止位置为基准。然后，在同一方向给出一定的移动指令值，使其移动一段距离，接着再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置的差值。在靠近行程的中点及两端这三个位置分别进行多次测定（一般为七次），求出各个位置的平均值，以所得平均值中的zui大值作为反向偏差的测量值。在测量时，一定要先移动一段距离，否则无法获取准确的反向偏差值。
测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常选用千分表或百分表，如果条件允许，也可以使用双频激光干涉仪进行测量。当使用千分表或百分表测量时，要注意表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时悬臂过长，表座容易受力移动，导致计数不准，补偿值也不真实。若通过编程法来实现测量，则能让测量过程更加便捷。
例如，在欣兴鸿三米桥式五轴龙门加工中心上测量 X 轴的反向偏差，可以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。通常，低速时的测量值要比高速时大，特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时工作台速度较低，不易出现过冲超程（相对“反向间隙”），所以测量值较大；在高速时，由于工作台速度较高，容易发生过冲超程，测量值偏小。
回转运动轴反向偏差量的测量方法与直线轴相同，只是所使用的检测仪器有所不同。
【反向偏差的补偿】
国产数控机床中，有不少定位精度大于 0.02mm，但没有补偿功能。对于这类机床，在某些情况下，可以通过编程法实现单向定位，消除反向间隙。在机械部分不变的前提下，只要低速单向定位到达插补起始点，然后再开始插补加工。在插补进给中遇到反向时，给出反向间隙值再进行正式插补，能够提高插补加工的精度，基本能够保证零件的公差要求。
对于其他类型的数控机床，通常数控装置的内存中设有若干个地址，用于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和修正，使机床jingque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，除了要在机械方面进行优化外，只能将在快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入，因此难以做到在快速定位精度和切削时的插补精度之间达到平衡。
对于 FANUC0i、FANUC18i 等数控系统，提供了用于快速运动（G00）和低速切削进给运动（G01）的两种反向间隙补偿选项。根据进给方式的不同，数控系统会自动选择使用相应的补偿值，以实现较高精度的加工。
将 G01 切削进给运动测得的反向间隙值 A 输入参数 851（G01 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 852。需要注意的是，如果要让数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码 1800 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 G01 使用相同的补偿值。
二、定位精度要素
数控机床的定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，这是数控机床区别于普通机床的一项重要精度指标，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要影响，尤其对孔隙加工中的孔距误差起着决定性作用。通过一台数控机床所能达到的定位精度，可以判断出它的加工精度。因此，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措施。
【定位精度的测定】
目前，多采用双频激光干涉仪对机床进行检测和处理分析。利用激光干涉测量原理，以激光实时波长作为测量基准，能够提高测试精度并扩大适用范围。检测步骤如下：
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，即预先将光路调准直；
待激光预热后输入测量参数；
按照规定的测量程序移动机床进行测量；
进行数据处理并输出结果。
【定位精度的补偿】
若测得数控机床的定位误差超出了允许范围，就必须对机床进行误差补偿。常见的方法是计算出螺距误差补偿表，然后手动输入机床的 CNC 系统，从而消除定位误差。由于数控机床的三轴或四轴补偿点可能多达几百上千个，所以手动补偿不仅耗费时间长，还容易出错。
现在，可以通过 RS232 接口将计算机与机床的 CNC 控制器连接起来，使用 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以及自动螺距误差补偿。补偿方法如下：
备份 CNC 控制系统中已有的补偿参数；
由计算机生成用于逐点定位精度测量的机床 CNC 程序，并传送给 CNC 系统；
自动测量各点的定位误差；
根据指定的补偿点生成一组新的补偿参数，并传送给 CNC 系统，完成螺距自动补偿；
重复进行精度验证。
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，合理选择和分配各轴的补偿点，使数控机床达到zui佳精度状态，同时大大提高检测机床定位精度的效率。
定位精度是数控机床的关键指标。尽管在用户选购时可以尽量选择精度高、误差小的机床，但随着设备使用时间的延长，设备磨损加剧，会导致机床的定位误差逐渐增大，这对加工和生产的零件会产生致命影响。采用上述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，能够很好地减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zui佳精度状态，从而确保零件的加工质量。以上我们只是介绍了一些对机床精度调整的通用做法，这其中还与用户实际的机床结构、伺服系统和数控系统的控制配合兼容有关。一般我们公司在机床出厂调试时，会将机床的性能调试到zui佳状态，并提供到场安装的工程师，实地为您勘察厂区环境，尽力降低安装环境对机床精度的影响，这也是作为欣兴鸿三米桥式五轴龙门加工中心生产厂家对客户负责的基本态度。
欣兴鸿智能装备（江苏）有限公司长期专注于数控机床和搅拌摩擦焊设备的研发、生产与销售。公司始终致力于塑造国产现代化“工业母机”，实现“智能化、高性能、多功能、定制化、绿色化”，为国内制造业的转型升级打造前沿且稳定的高精度数控装备综合解决方案。