趙耀忠

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程訓(xùn)練中心，湖北武漢 430050）

經(jīng)濟型數(shù)控車床位置精度的檢驗通常采用機械行業(yè)標準《簡式數(shù)控臥式車床 精度》JB／T 8324．1－96 和《簡式數(shù)控臥式車床技術(shù)條件》JB／T 8324．2－96 等。如表1 為標準中摘錄的位置精度允差值（部分）。

表1 位置精度允差值

從表1 數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)濟型數(shù)控車床的位置精度標準主要由各數(shù)控軸的反向偏差、定位精度、重復(fù)定位精度等組成，對于這三項參數(shù)的補償是提高加工精度的必要途徑。

對這三項精度的進一步分析可知，前兩項精度為設(shè)備的系統(tǒng)性誤差，后一項精度為偶然性誤差，且這三項精度的誤差值對零件加工的影響均較大。本文通過對這三項精度可能造成的加工誤差，采取不同的措施加以補償，探討提高經(jīng)濟型數(shù)控車床的零件加工精度的方法。

1 反向偏差的補償

對于國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控車床，根據(jù)《簡式數(shù)控臥式車床技術(shù)條件》JB／T 8324．2－96 中機床出廠精度檢驗中9．6 條規(guī)定，在間隙補償前檢驗機床的反向偏差，其允差值如表2 。

表2 機床允許偏差

其反向偏差的補償可根據(jù)機床本身有無補償功能分別采取不同的措施。由于價位限制，國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控車床大多配置國數(shù)控或低精度國外數(shù)控，且沒有反向補償功能。對這類機床，要根據(jù)設(shè)備運行的時間及反向間隙的情況，定時調(diào)整機床間隙，以保證加工精度。同時還須采用如下辦法：

（1）編程法實現(xiàn)單向定位補償。根據(jù)刀具的受力情況，通過編程方式實現(xiàn)與受力方向相反的單向進刀方式，以消除反向間隙及克服刀具的讓刀現(xiàn)象。該方法適用于設(shè)備使用時間較長，間隙過大且不均勻，機械方式調(diào)整比較困難的場合。

（2）編程法實現(xiàn)雙向定位補償。在加工時，有較高精度要求的尺寸控制，如遇到必須采用雙向定位加工時，最簡單也最常用的辦法，就是通過試切法來修正加工尺寸；也可采用編程中的刀具插補功能進行正反向插補，插補進給中遇反向時，給反向間隙值再正式插補，即可提高插補加工的精度，保證零件的公差要求。

對于有補償功能的經(jīng)濟型數(shù)控機床，根據(jù)設(shè)備投入運行的時間，機床主要部件磨損情況、運動副間隙的情況等，定期對機床各坐標軸進行調(diào)整，且對反向偏差進行測定和補償，補償辦法分為兩種：

（1）一般精度的數(shù)控機床，其數(shù)控系統(tǒng)只有單一的反向間隙補償值。調(diào)整時要兼顧快速定位精度和切削時的插補精度。一般情況下，將快速運動時測得的反向偏差值作為補償值輸入。

（2）對于FANUC 0i等數(shù)控系統(tǒng)，有用于快速運動（G00）和低速切削進給運動（G01 ）的兩種反向間隙補償可供選用。根據(jù)進給方式的不同，數(shù)控系統(tǒng)自動選擇使用不同的補償值，完成較高精度的加工。如將G01 切削進給運動測得的反向間隙值A(chǔ)輸入?yún)?shù)NO11851（G01 的測試速度可根據(jù)常用的切削進給速度及機床特性來決定），將G00 測得的反向間隙值B 輸入?yún)?shù)NO11852 。需要注意的是，若要數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行分別指定的反向間隙補償，應(yīng)將參數(shù)號碼1800 的第四位（RBK）設(shè)定為1 ；若RBK設(shè)定為0，則不執(zhí)行分別指定的反向間隙補償。G02 、G03 、JOG 與 G01 使用相同的補償值。

2 定位精度的補償

定位精度是數(shù)控機床的一個重要指標，盡管在用戶購選時可以盡量挑選精度高誤差小的機床，但是隨著設(shè)備投入使用時間越長，設(shè)備磨損越嚴重，造成機床的定位誤差越來越大，這對加工精度有著致命的影響。機床定位精度用誤差表示，主要由機床機械誤差和控制系統(tǒng)誤差兩種。

（1）機床的幾何精度誤差，主要是指機床床身導(dǎo)軌及中拖板導(dǎo)軌幾何精度誤差。在數(shù)控機床的定位精度中其影響不容忽視，要定期進行檢查和調(diào)整。

（2）機床的機械傳動系統(tǒng)誤差，也要定期進行調(diào)整，以消除機械部分的間隙和反向間隙。對于調(diào)整后不能滿足加工精度的要求，則可通過編程法或控制系統(tǒng)誤差補償法加以解決。如果因磨損嚴重或磨損不均勻，仍不能滿足加工精度的要求時，則其傳動件必須加以更換。

控制系統(tǒng)誤差的補償，主要對螺距誤差和反向間隙誤差進行補償，可通過手工輸入補償數(shù)據(jù)或采用誤差修正軟件等方式進行補償。

（1）螺距誤差補償功能的實現(xiàn)方法，分為增量型和絕對型兩種補償方式，補償時通常采用誤差修正軟件進行補償或修改電氣參數(shù)實現(xiàn)補償，其補償?shù)木扰c補償值與檢測儀的精度有直接關(guān)系。對于機械傳動磨損均勻的定位精度調(diào)整有效，而對磨損較大且不均勻的機床而言，其調(diào)整難度大且效果不明顯。

（2）反向間隙的補償，根據(jù)數(shù)控機床的特點，采用恰當?shù)姆椒ㄟM行調(diào)整。

3 重復(fù)定位精度的補償

機床重復(fù)定位精度對加工零件的誤差屬于偶然性誤差，其值雖然較機床定位誤差小，但由于重復(fù)定位精度會引起控制系統(tǒng)的誤差累加，對于單件或較少件生產(chǎn)時影響不大。但批量生產(chǎn)時誤差隨著產(chǎn)量增加，其誤差不確定性增加，會給產(chǎn)品加工質(zhì)量造成很大的麻煩。為此，可采用以下方法：

（1）盡量用絕對值方式編程，可減少誤差累加；

（2）對刀時盡量選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，可減少基準不重合帶來的誤差累加；

（3）加工過程中，適當插入回零操作指令，可消除機床運動過程中的累加誤差，特別是在程序較長以及加工精度要求較高時，適當進行回零操作指令有利于保證加工精度；

（4）根據(jù)零件的有效加工尺寸，將機械零位盡量靠近工件，減少回零行程，可減少回零行程帶來的誤差累加；

（5）有換刀需要時，可將換刀點盡量設(shè)置在同一位置；

（6）輸入加工尺寸時，采用最大極限尺寸和最小極限尺寸的平均值作為其加工控制尺寸；

（7）調(diào)整尺寸時，采用尺寸鏈法，將相關(guān)尺寸統(tǒng)一進行考慮；

（8）擬定最優(yōu)工藝路線，減少誤差累加。

4 結(jié) 語

通過對經(jīng)濟型數(shù)控機床的反向偏差、定位精度和重復(fù)定位精度對零件加工誤差的影響的比較分析，我們摸索出了編程法、參數(shù)修正輸入、機構(gòu)調(diào)整、采用誤差修正軟件、合理調(diào)配工藝流程等誤差補償修正辦法，使數(shù)控車床位置精度得到了有效控制，減少或消除了反向偏差對機床精度的不利影響，提高了機床的定位精度，降低了重復(fù)定位誤差，達到了提高經(jīng)濟數(shù)控車床加工精度的目的。

1 劉志剛，趙曉燕．數(shù)控編程中減少工件加工誤差的措施［J ］．模具制造，2009（5）．

2 黃登紅，王建平，孫濤．數(shù)控機床反向偏差的測定及其補償［J ］．機床與液壓，2009（4）：54 ～55．