【摘 要】闡述了反向間隙對機床定位精度的影響以及反向間隙的測量、補償、設定方法；按照此方法對CKA6150數(shù)控車床Z軸反向間隙進行了測量和補償

【關鍵詞】反向間隙 測量 補償

數(shù)控機床機械間隙誤差，是指從機床運動鏈的首端至執(zhí)行件全程由于機械間隙而引起的綜合誤差，誤差來源于電機軸與齒軸由于鍵聯(lián)引起的間隙、齒輪副間隙、齒輪與絲杠間由鍵聯(lián)接引起的間隙、聯(lián)軸器中鍵聯(lián)接引起的間隙、絲杠螺母間隙等。機床反向間隙誤差，是指由于機床傳動鏈中機械間隙的存在，機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時，由于反向間隙的存在，會引起伺服電動機的空轉(zhuǎn)，而工作臺或刀具無實際運動，稱為失動。如在G01切削運動時，反向偏差會影響插補運動的精度，若偏差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形；而在G00快速定位運動中，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。這樣的反向間隙若數(shù)值較小，對加工精度影響不大，則不需要采取任何措施；若數(shù)值較大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯降低， 尤其是曲線加工，會影響到尺寸公差和曲線的一致性，此時必須進行反向間隙的測定和補償。同時，隨著設備投入運行時間的越來越長，反向偏差還會隨著因磨損造成的運動副間隙的逐漸增大而增加，因此需要定期對機床各坐標軸的反向偏差進行測定和補償。

一、反向間隙的測量

在半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收的實際值來自于電機編碼器，軸在反向運動時指令值和實際值之間會偏差一個反向間隙值，這個值就是反向間隙誤差值。在全閉環(huán)系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收到的反饋來自與光柵尺，其中已經(jīng)包括了反向間隙，因此不存在反向間隙誤差。反向間隙補償在坐標軸出于任何方式時均有效。當系統(tǒng)進行了雙向螺距誤差補償時，雙向螺距補償?shù)闹狄呀?jīng)包括了反向間隙，因此不需要設置反向間隙補償值。

反向間隙補償?shù)脑硎窃跓o補償?shù)那闆r下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程平均分成若干段，測量出各目標段的平均反差值-B，作為機床的補償參數(shù)輸入系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在控制進給軸反向運動時，自動先讓該軸反向運動-B值，然后按指令進行運動。

反向間隙誤差的測量方法：

（1）機床返回參考點；

（2）將被測軸移動至測量定位起點，如X100處；

（3）將百分表觸頭對準運動部件的測量位置，并使表針歸零；

（4）將被測軸快速移動到測量定位終點坐標處，如X200（可以使用程序或手動方式實現(xiàn)快速移動）；

（5）將被測軸從測量終點坐標快速移動至起點坐標處，如X100（可以使用程序或手動方式實現(xiàn)快速移動）；

（6）讀出此時百分表的值，此值叫做反向間隙誤差，包括了傳動鏈中的總間隙，反映了其傳動系統(tǒng)的精度。

二、反向間隙誤差的補償與設定

FANUC 0i系統(tǒng)將測量所得的反向間隙誤差轉(zhuǎn)化成補償量，在0～±9999μm范圍內(nèi)，針對每一個軸，以檢測單位為單位在參數(shù)1851中按軸設定補償值。當數(shù)控系統(tǒng)輸入了反向間隙值后，數(shù)控系統(tǒng)會自動補償此值。通過定期對數(shù)控機床各坐標軸的反向間隙進行測定和補償，可以很好地減小或消除反向間隙對機床精度的影響，從而保證零件的加工精度。另外還需注意，反向間隙補償只有在參考點建立后才能正常調(diào)用，且JOG進給與切削進給采用相同的補償方式。

三、CKA6150數(shù)控車床反向間隙補償實例

下面以CKA6150數(shù)控車床Z軸反向間隙補償過程為例，分析FANUC 0i系統(tǒng)方向間隙補償?shù)姆椒ê筒襟E。

將百分表安裝在刀架上，在導軌上裝上測量擋塊，將半分表表頭至于同測量擋塊相交的位置上，使之能反映Z軸的位置變化，表頭單格位移為0.01mm。

（1）手動移動Z軸（將手輪倍率定位×100的檔位，即每變化一步，軸進給0.1mm）

（2）配合百分表的運動情況。以單向運動精度變?yōu)檎：蟮奈恢米鳛槠瘘c，進行正向運動，分別在Z軸左側(cè)、中間、右側(cè)按反向間隙測量步驟進行測量，將結(jié)果記錄在下表中。

（3）將反向間隙平均值填入?yún)?shù)1851中。

（4）重啟系統(tǒng)，建立參考點，反向間隙補償生效。

四、結(jié)束語

在機床出廠前，廠家已測量了進給系統(tǒng)的間隙值，并進行了補償，但是機床在長期使用后，由于磨損等原因，補償量就不適當了，勢必對工件的加工精度造成影響。因此測量并對機床反向間隙進行補償是非常有必要的，這對提高工件的加工精度有很大意義。

參考文獻：

[1]韓訓梅. 數(shù)控機床反向間隙的測量與補償[J].伺服控制. 2010，8：80-81.

[2]黃文廣.FANCU數(shù)控系統(tǒng)連接與調(diào)試[M].高等教育出版社.2011，5：121-123.

作者簡介：劉培躍（1976- ），河北辛集人，碩士，講師，現(xiàn)從事數(shù)控技術應用專業(yè)教學工作。