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数控机床定位精度检测的七大方式

2021-07-22 09:26:58

数控机床的定位精度是指机床的坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度。数控机床的定位精度可以理解为机床的运动精度。一般机床是手动进给,定位精度主要取决于读数误差,而数控机床的运动是通过数字程序的指令来实现的,所以定位精度取决于数控系统和机械传动误差。

机床各运动部分的运动是在数控装置控制下完成的。各运动部件在程序指令控制下所能达到的精度,直接反映了加工部件所能达到的精度。因此,定位精度是重要的检测内容。


1. 直线运动定位的精度检测

直线运动定位的精度通常是在机床和工作台空载的情况下进行的。根据国家标准和国际标准化组织(ISO标准),数控机床的检测应采用激光测量。没有激光干涉仪,对于一般用户,标准刻度可以用来与光学读数显微镜进行比较和测量。但是测量仪器的精度须比被测仪器的精度高1-2。

为了反映多次定位的所有误差,ISO标准规定每个定位点根据5个测量数据计算平均值和散度,定位点的散度区由散度区组成。


2. 直线运动中重复定位的精度检测

用于检测的仪器与用于检测和定位精度的仪器相同。一般的检测方法是在每个坐标行程中点附近的任意三个位置和两端进行测量。快速移动定位每个位置,在相同条件下重复定位7次,测量停止位置值,得到数差。坐标是反映轴向运动精度稳定性的基本指标,是三个位置差值的二分之一和正负的符号。


3.直线运动原点返回的精度检测

原点返回的精度本质上就是一个特殊点在坐标轴上的重复定位的精度,所以它的检测方法与重复定位的方法是完全相同的。


4. 直线运动反向误差的检测

直线运动的反向误差也称为动量损失。它包括驱动部件的反向死区(如伺服电机、伺服电机、伺服液压马达和步进电机)饲料传动链的坐标轴,并全面反映了错误的反向间隙和弹性变形等机械传动副。误差越大,定位精度和重复定位精度越低。

反向误差的检测方法是提前向前或向后移动距离的旅行测量座标轴,以停止位置为基准,然后给一个特定的移动指令值在同一方向移动的距离,然后在相反的方向移动相同的距离,并测量停止位置和参考位置之间的差异。在行程中点附近和行程两端的三个位置,通过多次测量(一般为7次)计算每个位置的平均值,所得平均值为反向误差值。


5. 转台定位精度检测

测量工具有标准转台、角度多面体、圆形光栅、平行光管(准直器)等,可根据具体情况选择。测量方法是使工作台向前(或反向)旋转一个角度,停止,锁定并定位,以此位置为参考,然后快速旋转工作台向同一方向,锁定并定位,每30次进行测量。正反转测量一周,每个位置的实际角度与理论值(指令值)的差为分度误差。如果是数控转台,就要每30次取一个目标位置,从正反两个方向快速定位每个目标位置7次。实际位置与目标位置的差即为位置偏差。然后根据gb10931-89《数控机床位置精度评定方法》中规定的方法计算平均位置偏差和标准偏差。所有平均位置偏差与标准偏差的值与所有平均位置偏差与标准偏差的值之和之差,即为数控转台定位精度误差。

考虑到干式变压器的实际要求,一般对0、90、180、270等几个直角点进行关键的测量,这就要求这些点的精度比其他角度位置提高一个水平。


6. 转台重复分度的准确性检测

测量方法是在一周内反复定位转台的三个位置,然后在正、负方向旋转下进行检测。所有读值的理论值与相应位置理论值之差的标引精度。如果是数控转台,每30个测量点取一个作为目标位置,从正反两个方向快速定位每个目标位置5次,测量实际位置与目标位置的差值,即位置偏差。然后按gb10931-89规定的方法计算标准差,并取每个测点标准差的值的6倍,即为数控转台重复分度的精度。


7. 回转工作台原点返回的精度检测

测量方法是从7个任意位置返回原点,确定其停止位置,以读取的差值作为原点恢复的精度。

需要指出的是,现有的定位精度检测是在测量快速和定位的情况下进行的。对于一些进给系统风量差的数控机床,使用不同的进给速度会得到不同的定位精度值。另外,定位精度的测量结果与环境温度和坐标轴的工作状态有关。目前大多数数控机床采用半闭环系统,大部分位置检测元件安装在驱动电机上,在1m行程内产生0.01-0.02MM的误差也就不足为奇了。这就是热伸长的误差。有些机器使用预拉伸(预紧)方法来减少冲击。

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