韓春梅

（七臺河市工程質(zhì)量檢測中心，黑龍江 七臺河 154600）

伴著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控機床在實際應(yīng)用中面臨著越來越高的精度要求。本文主要對數(shù)控機床誤差的來源進行分析，并且針對這些誤差提出解決措施。希望可以通過對這些問題的研究，總結(jié)出一定的經(jīng)驗，提升數(shù)控機床的使用水平和維護水平。

1 程序編制中的誤差

如果把零件最早的輪廓形狀借助列表曲線進行表示，采用近方程式與列表曲線發(fā)生逼近時，該方程式表現(xiàn)出的形狀和零件原本形狀之間形成的差值，就是所說的逼近誤差。

在使用數(shù)控機床來對零件進行加工時，由于數(shù)控裝置之間具有互不相同的插補功能，所以與零件輪廓互相逼近的時候，都是選擇直線的方式進行，有的時候則是用圓弧。直線或圓弧在馬上臨近零件輪廓曲線的時候，逼近曲線和現(xiàn)實中輪廓原來的曲線之間會產(chǎn)生一個最大差值，這就是通常所說的插補誤差。

2 控制系統(tǒng)誤差

2.1 開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

此類數(shù)控系統(tǒng)是很特殊的一個種類，系統(tǒng)沒有配備檢測裝置，同時也沒有反饋電路，主要的驅(qū)動元件是步進電機。

進給系統(tǒng)里面不存在反饋檢測裝置，所以前向通道里面產(chǎn)生的各種誤差沒有辦法以反饋信息呈現(xiàn)出來并加以補償，這樣在一定程度上就出現(xiàn)了輸出位置誤差。開環(huán)控制系統(tǒng)中最主要的輸出誤差就是步進電動機產(chǎn)生的誤差。

在步進電動機工作運行的過程中，主要會產(chǎn)生以下誤差：第一，動態(tài)誤差。在步進電動機正常的單步運行過程中，往往會產(chǎn)生一定的振蕩現(xiàn)象。如果步進電動機在頻率比較低的地方進行工作，還會伴有共振現(xiàn)象產(chǎn)生。第二，啟停誤差。步進電動機無論是啟動開機還是關(guān)機停止，都需要一個過渡的過程，在這個過程里，電動機的轉(zhuǎn)動和控制脈沖相比，前者總是處于滯后的狀態(tài)。

針對引發(fā)以上誤差的原因，可以采取以下措施進行改善：

第一，把好元件選擇關(guān)口。在條件允許的情況下，選擇步進電動機的時候，盡可能選擇步進角最小的機器。第二，把握好驅(qū)動電路環(huán)節(jié)。針對步進電動機的控制環(huán)節(jié)，一定選擇最優(yōu)質(zhì)的驅(qū)動電路來完成此項工作。如果可以對細分驅(qū)動電路進行選用，就可以使步進電動機所具有的步距角有效減少，這樣可以在很大程度上提高系統(tǒng)精度。第三，從控制原理方面入手。針對大型數(shù)控機床而言，通常要求具有很高的精度，那么開環(huán)系統(tǒng)在這方面就存在很大不足，針對這樣的情況，可以增設(shè)類似于直光柵這樣的檢測裝置，可以針對前向通道可能產(chǎn)生的誤差起到監(jiān)視和補償作用。一旦有傳動誤差產(chǎn)生，反饋電路就會迅速發(fā)出一定數(shù)量的附加脈沖，這樣一來，步進電動機無論是多走步數(shù)還是少走步數(shù)都會得到有效的補償。

2.2 閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

由于閉環(huán)系統(tǒng)在進行位置檢測的時候，已經(jīng)將進給傳動鏈所具有的全部誤差包含進去，所以具有相當高的控制精度。但是，位置檢測進行的反饋同時帶有諸多不穩(wěn)定因素，調(diào)試工作進行起來具有很大難度。閉環(huán)系統(tǒng)主要的誤差來源主要有：第一，檢測裝置通常具有制造誤差和安裝誤差，這兩種誤差會引起反饋系統(tǒng)產(chǎn)生誤差。第二，機床零件與機構(gòu)之間經(jīng)常有誤差產(chǎn)生，因此檢測裝置在檢測的時候同樣會出現(xiàn)誤差，這樣得到的測量值就不再真實可靠。

減小上述誤差的主要途徑有：第一，如果條件允許，要盡量使用具有高分辨力的檢測裝置。第二，在進行檢測裝置安裝時，一定要盡量提高安裝精度。

2.3 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

這種系統(tǒng)主要存在于伺服電動機之上，兩者之間是同軸安裝的關(guān)系，有時也可以把檢測裝置安裝在滾珠絲杠軸端，這樣就可以對角位移進行測量，就可以把移動部件產(chǎn)生直線位移數(shù)值間接地計算出來，再向數(shù)控系統(tǒng)進行反饋，控制方式和閉環(huán)控制系統(tǒng)完全一樣。

半閉環(huán)系統(tǒng)主要的誤差來源如下：第一，上述提及的閉環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)生的誤差。第二，滾珠絲杠帶有的螺母副與導(dǎo)軌副之間產(chǎn)生的誤差。

3 進給誤差

進給誤差通常產(chǎn)生于數(shù)控機床和傳動鏈兩者之間，是二者產(chǎn)生的誤差。進給誤差通常由以下的幾種原因?qū)е拢?/p>

第一，滾珠絲杠日積月累，出現(xiàn)累積的螺距誤差。

第二，滾珠絲杠和螺母支架由于長時間處于受力或者受熱的狀態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)變形，直至引發(fā)誤差。

第三，工作臺出現(xiàn)在導(dǎo)軌方面的誤差。

可以采用以下措施，達到有效減小進給誤差的目的：

第一，針對開環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)來說，累計產(chǎn)生的螺距誤差可以借助數(shù)控系統(tǒng)進行誤差的修正和補償工作，因此，只要用數(shù)控系統(tǒng)對軸運動進行控制，就會將該差值進行自動考慮，并且進行補償處理。

第二，針對機械傳動鏈遭受外力影響，導(dǎo)致變形以及受熱變形而產(chǎn)生的誤差，可以采用增大傳動鏈剛性，或者減少摩擦力的方法解決。

4 結(jié)語

數(shù)控機床通常有著極其復(fù)雜的誤差來源，本文僅僅對其中最重要的一些進行分析，并且提出可行性較高的措施加以改善。通過以上的經(jīng)驗歸納和分析，希望可以使數(shù)控機床的日常制造、使用和保養(yǎng)水平得到明顯提升，解決數(shù)控機床現(xiàn)存的誤差問題。

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