淺述機(jī)床反向間隙對(duì)加工精度的影響
在機(jī)床加工零件的過(guò)程中,引起加工誤差的原因有很多。如機(jī)床零部件由于強(qiáng)度、剛度不夠引起的變形和振動(dòng),從而造成的誤差;還有因傳動(dòng)件的慣性、溫度變化、電氣線(xiàn)路的時(shí)間滯后等原因帶來(lái)的加工偏差等。有些誤差通過(guò)調(diào)整機(jī)床可以消除,這就需要我們通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償來(lái)消除。反向間隙對(duì)機(jī)床加工精度的影響是一個(gè)重要影響因素,在使用半閉環(huán)伺服數(shù)控機(jī)床時(shí)加工零件時(shí),常常會(huì)因?yàn)榉聪蜷g隙而使得加工出零件不符合產(chǎn)品的精度要求,因而對(duì)反向間隙的測(cè)量和補(bǔ)償就顯得尤為重要。
一、機(jī)床反向間隙對(duì)數(shù)控加工的影響
1.1形狀精度 ① 反向間隙過(guò)大會(huì)對(duì)加工精度有很大影響,尤其是曲線(xiàn)加工。會(huì)影響到尺寸公差和曲線(xiàn)的一致性。 ②反向間隙對(duì)銑圓的圓度有影響 在銑圓時(shí),若偏差過(guò)大就會(huì)造成“圓不夠圓”,類(lèi)似于橢圓的形狀,從而對(duì)銑出的圓的圓度產(chǎn)生影響。
1.2位置精度 ① 反向間隙會(huì)對(duì)倆中心孔孔距有影響 在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中,反向間隙影響機(jī)床的定位精度,使得鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。
二、加工中心機(jī)床反向間隙的檢測(cè)
2.1手輪往復(fù)一次,回原位,百分表兩次讀數(shù)之差就是間隙值。也是該插補(bǔ)的數(shù) 。
2.2測(cè)量?jī)蓚€(gè)孔的相對(duì)位置可以看出,用千分表測(cè)量機(jī)床的反向間隙 。 2.3圓度誤差可以通過(guò)球桿儀進(jìn)行測(cè)量 。
三、加工中心機(jī)床反向間隙引起的加工誤差案例
3.1機(jī)床反向間隙對(duì)孔位置的影響。 在孔位置有較高要求時(shí),機(jī)床的反向間隙會(huì)影響到孔與孔間的相對(duì)位置度。
3.2軸反向間隙對(duì)深度加工的影響。 在加工孔或輪廓的深度有較高要求的,機(jī)床的反向間隙會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。
3.3反向間隙對(duì)圓度的影響 。
四、加工中心機(jī)床反向間隙的產(chǎn)生原因
4.1反向間隙:因?yàn)榻z杠和絲母之間肯定存在一定的間隙,所以在正轉(zhuǎn)后變換成反轉(zhuǎn)的時(shí)候,在一定的角度內(nèi),盡管絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),但是絲母還要等間隙消除(受力一側(cè)的)之后才能帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng),這個(gè)間隙就是反向間隙,但是要反映在絲杠的旋轉(zhuǎn)角度上。
4.2首先先確認(rèn)是半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,因?yàn)闄C(jī)床的反向間隙具體是與其控制系統(tǒng)相關(guān)的: ①.半閉環(huán)控制系統(tǒng)(檢測(cè)組件安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的軸端或絲杠端,而工作臺(tái)的機(jī)械傳動(dòng)沒(méi)有包括在控制回路中,所以無(wú)法檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位置。 ② .閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)不需要補(bǔ)償反向間隙(該系統(tǒng)具有檢測(cè)回饋裝置,在加工過(guò)程中隨時(shí)檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位置,故一般不需要反向補(bǔ)償), ③ 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)一般不進(jìn)行反向補(bǔ)償(不具有檢測(cè)回饋裝置)。 因而適合于在使用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償。
五、減小加工中心機(jī)床反向間隙對(duì)數(shù)控加工的影響的方法
5.1單向進(jìn)給 單向走,使機(jī)床坐標(biāo)進(jìn)行單向累加,從而減小反向間隙的影響。
5.2回零 從參考點(diǎn)開(kāi)始測(cè)量,從零點(diǎn)測(cè)量,故相對(duì)位置較準(zhǔn)確。
5.3通過(guò)參數(shù)控制 1851、1852參數(shù)(FAUNC)進(jìn)行更改來(lái)消除(1851控制G01的反向間隙,1852控制G00的反向間隙)。測(cè)出機(jī)床反向間隙值后,在機(jī)床的參數(shù)設(shè)置中,將反向間隙補(bǔ)償值輸入即可。(不可進(jìn)行過(guò)盈補(bǔ)償)。
5.4機(jī)械調(diào)整 間隙較大,就需調(diào)整機(jī)械間隙,機(jī)械調(diào)整,對(duì)滾珠絲桿螺母副進(jìn)行調(diào)整,旋緊即可。(不能過(guò)緊)如:傳動(dòng)齒輪,雙螺母可自行調(diào)整;單螺母只能找絲杠廠家更換鋼珠,維修調(diào)整。
5.5儀器調(diào)整 通過(guò)激光干涉儀器檢測(cè)出機(jī)床再各個(gè)位置的反向間隙值,輸入到機(jī)床內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償(具體參數(shù)查詢(xún)機(jī)床數(shù)據(jù))。
5.6補(bǔ)償其存在以下不足之處: ① 由于運(yùn)動(dòng)鍵中絲杠與螺母之間的間隙值在絲杠全長(zhǎng)呈非線(xiàn)性關(guān)系,因此以一個(gè)測(cè)量值代表共綜合間隙誤差是不合理的,加上測(cè)量間隙值時(shí)存在誤差,因此這種補(bǔ)償法準(zhǔn)確度較低。 ②一般進(jìn)給鏈的綜合間隙誤差是在靜態(tài)條件下測(cè)出的,而機(jī)床實(shí)際是在動(dòng)態(tài)環(huán)境下工作的,因而靜態(tài)誤差與動(dòng)態(tài)誤差有較大差別。因此這種補(bǔ)償法不能真實(shí)補(bǔ)償實(shí)際誤差。 ③不能補(bǔ)償因切削誤差。
綜上所述:反向間隙誤差補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床保證其加工精度的重要手段。系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償法不影響加工程序的編寫(xiě),易操作,簡(jiǎn)單明了,在一定范圍內(nèi)具有一定的效果,但局限性較大。加工程序補(bǔ)償法效果較好,特別適用半于半閉環(huán)系統(tǒng),特別是對(duì)無(wú)法檢測(cè)部件實(shí)際位置的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有較大的實(shí)際作用。反向間隙值輸入數(shù)控系統(tǒng)后,數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償此值。但隨著數(shù)控機(jī)床的長(zhǎng)期使用,反向間隙會(huì)因運(yùn)動(dòng)副磨損而逐漸增大,因此必須定期對(duì)數(shù)控機(jī)床的反向間隙值進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償,從而大大減少或消除反向間隙對(duì)機(jī)床精度、工件加工精度產(chǎn)生的不良影響。