張興旺

（江蘇省聯(lián)合技術(shù)學(xué)院無錫交通分院，江蘇 無錫 214062）

計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度已經(jīng)使傳統(tǒng)的制造體系，無法適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展需求。隨著全新制造模式的出現(xiàn)。數(shù)控設(shè)備也必須隨之改進(jìn)自身的功能，其作為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的重要加工工具，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性、自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用，其應(yīng)用能力、加工效率的高低直接體現(xiàn)了企業(yè)的加工水平和生產(chǎn)實(shí)力。所以，數(shù)控設(shè)備的誤差應(yīng)該降到最低。本文根據(jù)加工出的成品零件的微觀形狀對數(shù)控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行原因分析，并找到相應(yīng)的解決方法。

數(shù)控設(shè)備在精密零件加工方面有著重要的作用，但是在檢測加工好的零件的時(shí)總會(huì)發(fā)現(xiàn)各種問題，我們從零件微觀形狀這一方面來檢測和觀察，可以確定數(shù)控設(shè)備存在著許多的問題。以下就數(shù)控設(shè)備運(yùn)動(dòng)誤差的基本類型和基本方法來闡述，僅以和同行探討。

1 反向間隙誤差

反向間隙誤差是指由于機(jī)床傳動(dòng)鏈中機(jī)械間隙的存在，機(jī)床執(zhí)行件在運(yùn)動(dòng)過程中，從正向運(yùn)動(dòng)變?yōu)榉聪蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)量與理論值存在的誤差，最后反映為疊加至工件上的加工精度的誤差。反向偏差會(huì)影響查補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，如在g01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，方向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，偏差過大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形。另外，反向偏差還會(huì)影響到機(jī)床的定位精度，使得鉆孔等工作受到阻礙，影響工作的正常開展。在這里我就反向間隙誤差的原因及解決方案做一下詳細(xì)的解析如圖1所示。

圖1 反向間隙誤差

1.1 反向間隙誤差產(chǎn)生的原因

（1）機(jī)械運(yùn)動(dòng)在改變方向時(shí)，導(dǎo)軌的間隙引起運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致間隙過大。

（2）編碼器磁滯現(xiàn)象的影響。

（3）在運(yùn)動(dòng)時(shí)滾珠絲杠的末梢部分有輕微的浮動(dòng)。

（4）間隙補(bǔ)償量不適當(dāng)。

（5）滾珠絲杠由于應(yīng)力過大而造成部分磨損，從而導(dǎo)致滾絲竹杠彎曲。

（6）滾珠絲杠由于熱度過大而變形。

（7）驅(qū)動(dòng)聯(lián)接磨損。

（8）配重平衡影響。

1.2 反向間隙誤差的解決方法

（1）機(jī)械運(yùn)動(dòng)在改變方向時(shí)，確定導(dǎo)軌間隙。

（2）正確設(shè)定間隙補(bǔ)賞量。

（3）隨時(shí)調(diào)整編碼器磁滯現(xiàn)象影響的數(shù)據(jù)。

（4）調(diào)整傳送帶或者楔鐵在運(yùn)動(dòng)過程中的的松緊度。

（5）及時(shí)檢查傳送部分零件，若發(fā)現(xiàn)破損，及時(shí)更換。

（6）配重平衡系統(tǒng)要做到及時(shí)調(diào)整。

2 周期性誤差

周期性誤差是指以某一固定量為周期重復(fù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，屬于測距單元的一項(xiàng)原理誤差，對測距精度有直接的影響。測距儀指以一定距離為周期重復(fù)出現(xiàn)的測距誤差。光學(xué)度盤指以某一角度為周期重復(fù)出現(xiàn)的分劃誤差。它主要來源是儀器內(nèi)部電信號的竄擾以及光信號的竄擾，并且在接收單元形成一個(gè)固定不變的干擾信號。然而對這些竄擾卻不易捕捉的到，甚至是束手無策，只能測定其誤差值的大小與相位，對測量成果進(jìn)行周期性誤差的改正。對于周期性誤差問題我做了以下方面的研究如圖2所示。

圖2 周期性誤差

2.1 周期性誤差產(chǎn)生的原因

（1）滾珠絲杠在運(yùn)動(dòng)過程中有輕微的跳動(dòng)。

（2）配重平衡系統(tǒng)失效。

2.2 周期性誤差產(chǎn)生的解決方法

（1）調(diào)整滾珠絲杠避免跳動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

（2）調(diào)整配重平衡系編程。

3 粘滯爬行誤差

通過對機(jī)床導(dǎo)軌爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理分析可知，在系統(tǒng)模型傳輸帶速度減小的過程中,系統(tǒng)的靜平衡狀態(tài)失穩(wěn),出現(xiàn)了純滑動(dòng)和粘滯——滑動(dòng)形式的導(dǎo)軌爬行現(xiàn)象。機(jī)床導(dǎo)軌爬行嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度、表面粗糙度和定位精度,是精密機(jī)床及重型機(jī)床必須解決的問題。粘滯爬行誤差的存在首先會(huì)損壞到局部的零部件，慢慢的會(huì)影響到機(jī)器其它零部件的正常功能，進(jìn)而導(dǎo)致整部機(jī)器癱瘓。以下是我針對此問題所做的具體的研究總結(jié)如圖3所示。

圖3 粘滯爬行誤差

3.1 粘滯爬行誤差產(chǎn)生的原因

（1）低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)給動(dòng)力不足。

（2）滑軌潤滑的誤差。

（3）導(dǎo)軌損壞。

（4）楔鐵變形。

3.1 粘滯爬行誤差的解決方法

（1）檢查導(dǎo)軌的完好性。

（2）檢查潤滑導(dǎo)軌面。

（3）校正楔鐵。

（4）加大伺服增益。

4 運(yùn)動(dòng)丟失誤差

運(yùn)動(dòng)丟失誤差指的是影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的自身缺失的因素，是人為的缺失，可以是機(jī)器銜接間隙大小有誤、可以是零部件變形等等。在軸承零件加工的每一道工序中，為了獲得直線運(yùn)動(dòng)軸承加工表面的尺寸、形狀和位置精度，總得對機(jī)床、夾具和刀具進(jìn)行調(diào)整，任何調(diào)整工作都必然會(huì)帶來一定的誤差。運(yùn)動(dòng)丟失誤差總體來說比較好控制，它大多都是直觀因素，平時(shí)多注意對機(jī)器進(jìn)行維護(hù)檢修，就可以最大程度的避免。下面，我就運(yùn)動(dòng)丟失誤差得以滋生的原因及解決方案做一下具體的闡述如圖4所示。

圖4 運(yùn)動(dòng)丟失誤差

4.1 運(yùn)動(dòng)丟失誤差產(chǎn)生的原因

（1）滾珠絲杠和支撐在數(shù)控設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中由于彈性比較大導(dǎo)致運(yùn)行軌道的變形。

（2）在運(yùn)動(dòng)過程中的滑動(dòng)阻力造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變形。

（3）軸承座的內(nèi)軸承之間軸向的游隙過大。

（4）軸承座的剛性不足，由彈性引起軌道變形。

4.2 運(yùn)動(dòng)丟失誤差產(chǎn)生的解決方法

（1）檢查滾珠絲杠和支撐是否變形。

（2）潤滑導(dǎo)軌。

（3）調(diào)整軸承座的內(nèi)軸承，消除間隙。

（4）調(diào)整軸承的剛性。

5 矩形誤差

是指零部件角度不精準(zhǔn)，或是因外部原因?qū)е铝悴考苣p。舉一個(gè)很平常的例子，在繪制矩形中心線時(shí)，首先腦袋里會(huì)有一個(gè)具體的設(shè)計(jì)框架，但是當(dāng)下筆畫下來時(shí)總會(huì)覺得這有毛病、那有毛病，線直不直、長不長、短不短等等，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)偏差，這個(gè)偏差就成了誤差形成的要因。因?yàn)楣ぜ魈幊叽绲脑O(shè)置在一定程度上需要人工進(jìn)行尺寸編程，需要重視精度的把握，誤差的產(chǎn)生不可避免。下面就矩形誤差產(chǎn)生的原因及解決方案做一下具體分析如圖5所示。

圖5 矩形誤差

5.1 矩形誤差產(chǎn)生的原因

（1）兩軸的角度有誤差，并非垂直90°。

（2）滾珠絲杠有輕微的彎度。

（3）導(dǎo)軌磨損。

（4）工作臺平面度超差。

5.2 矩形誤差的解決方法

（1）調(diào)整軸向，確定角度準(zhǔn)確。

（2）檢查滾珠絲杠。

（3）修磨導(dǎo)軌。

（4）修整工作臺。

6 比例誤差

比例誤差是指與被測距離成比例的測距誤差。比例誤差可以造成零部件銜接不緊密、兩軸之間運(yùn)行不一致等不正常現(xiàn)象，致使機(jī)器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。我們都知道，在數(shù)控設(shè)備方面，存在比例控制技術(shù)，這種技術(shù)價(jià)廉、可靠且實(shí)用。這一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明很大程度上嚴(yán)格控制了比例誤差的產(chǎn)生，使得數(shù)控設(shè)備在這個(gè)微電子盛行的時(shí)代得以穩(wěn)健的生存。只能說為了更大程度的完善設(shè)備的性能，多方面的去彌補(bǔ)、減小誤差的產(chǎn)生，但是終歸還是杜絕不了誤差的存在。以下，就誤差產(chǎn)生的原因及解決方案做一具體分析如圖6所示。

圖6 比例誤差

6.1 比例誤差產(chǎn)生的原因

（1）兩條運(yùn)行軸之間運(yùn)行位置不同。

（2）線性誤差補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)定有一定的誤差。

（3）滾珠絲杠熱度過高或者已經(jīng)損壞。

（4）導(dǎo)軌平行度不夠精準(zhǔn)或者剛性不夠充足。

6.1 比例誤差的解決方法

（1）補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)定要精準(zhǔn)。

（2）滾珠絲杠的檢查工作要到位。

（3）檢查導(dǎo)軌。

7 結(jié)束語

上述的幾種只是通過對精加工零件出現(xiàn)問題的部分分析，并不能涵蓋所有問題，只是簡單的通過找出數(shù)控設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中存在的問題，進(jìn)行有針對性的分析，提出基本的解決方法，還有很多問題在以后操作過程中繼續(xù)探索。

[1]裘為章.實(shí)用起重機(jī)電氣技術(shù)手腳[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[2]CB50055.通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].