本文格式為Word版，下載可任意編輯——數(shù)控車床絲杠螺距誤差的補償項目數(shù)控車床絲杠螺距誤差的補償

一、工作任務(wù)及目標(biāo)

1．本項目的學(xué)習(xí)任務(wù)

（1）學(xué)習(xí)數(shù)控車床絲杠螺距誤差的測量和計算方法；（2）學(xué)習(xí)數(shù)控車床螺距誤差參數(shù)的設(shè)置方法。2．通過此項目的學(xué)習(xí)要達到以下目標(biāo)（1）了解螺距誤差補償?shù)谋匾?；?）把握螺距誤差補償?shù)臏y量和計算方法；（3）能夠正確設(shè)置螺距誤差參數(shù)。

二、相關(guān)知識

滾珠絲杠螺母機構(gòu)

數(shù)控機床進給傳動裝置一般是由電機通過聯(lián)軸器帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，由滾珠絲桿螺母機構(gòu)將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。

1、滾珠絲杠螺母機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

滾珠絲杠螺母機構(gòu)的工作原理見圖1；在絲杠1和螺母4上各加工有圓弧形螺旋槽，將它們套裝起來變成螺旋形滾道，在滾道內(nèi)裝滿滾珠2。當(dāng)絲杠相對螺母旋轉(zhuǎn)時，絲杠的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)滾珠推動螺母軸向移動，同時滾珠沿螺旋形滾道滾動，使絲杠和螺母之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠與絲杠、螺母之間的滾動摩擦。螺母螺旋槽的兩端用回珠管3連接起來，使?jié)L珠能夠從一端重新回到另一端，構(gòu)成一個閉合的循環(huán)回路。

2、進給傳動誤差

螺距誤差：絲杠導(dǎo)程的實際值與理論值的偏差。例如PⅢ級滾珠絲杠副的螺距公差為0.012mm/300mm。

反向間隙：即絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時絲杠和螺母之間的最大竄動。由于螺母

結(jié)構(gòu)本身的游隙以及其受軸向載荷后的彈性變形，滾珠絲杠螺母機構(gòu)存在軸向間隙，該軸向間隙在絲杠反向轉(zhuǎn)動時表現(xiàn)為絲杠轉(zhuǎn)動α角，而螺母未移動，則形成了反向間隙。為了保證絲杠和螺母之間的靈活運動，必需有一定的反向間隙。但反向間隙過大將嚴(yán)重影響機床精度。因此數(shù)控機床進給系統(tǒng)所使用的滾珠絲杠副必需有可靠的軸向間隙調(diào)理機構(gòu)。

圖2為常用的雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，它

用平鍵限制了螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動，調(diào)整時只要扮動圓螺母就能將滾珠螺母沿軸向移動一定距離，在將反向間隙減小到規(guī)定的范圍后，將其鎖緊。

3、電機與絲杠的聯(lián)接、傳動方式

直聯(lián)：用聯(lián)軸器將電機軸和絲杠沿軸線聯(lián)接，其傳動比為1：1；該聯(lián)接方式傳動時無間隙；

同步帶傳動：同步帶輪固定在電機軸和絲杠上，用同步帶傳遞扭矩；該傳動方式傳動比由同步帶輪齒數(shù)比確定，傳動平穩(wěn)，但有傳動間隙；

齒輪傳動：電機通過齒輪或齒輪箱將扭矩傳到絲杠，傳動比可根據(jù)需要確定；該方式傳遞扭矩大，但有傳動間隙。同步帶傳動、齒輪傳動中的間隙是產(chǎn)生數(shù)控機床反向間隙差值的原因之一。三、數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制

開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置到進給系統(tǒng)）。故系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但由于無位置反饋，機床的控制精度低，簡單丟步。適用于經(jīng)濟型數(shù)控機床

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是在驅(qū)動裝置(常用伺服電機)或絲杠上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，采樣旋轉(zhuǎn)角度進行位置反饋，因此，其結(jié)構(gòu)簡單，不會丟步。但由于不是直接檢測運動部件的實際移動位置，機床進給傳動鏈的反向間隙誤差和絲杠螺距誤差依舊會影響機床的精度。適用于普及型（中檔）數(shù)控機床。

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)通過光柵尺，直接對運動部件的實際移動位置進行檢測，消除了機床進給傳動鏈的反向間隙誤差和絲杠螺距誤差對機床精度的影響。因此其控制精度高，但結(jié)構(gòu)繁雜，成本高，易形成振蕩，調(diào)試周期長。適用于高檔高精度數(shù)控機床。

5.1螺距補償原理

數(shù)控機床軟件補償?shù)幕驹硎窃跈C床的機床坐標(biāo)系中，在無補償?shù)臈l件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段，測

量出各目標(biāo)位置P;的平均位置偏差x;把平均位置偏差反向疊加到數(shù)控系統(tǒng)的插

補指令上，如下圖8所示，指令要求沿X軸運動到目標(biāo)位置P;，目標(biāo)實際位置為P}.i，該點的平均位置偏差為x，個;將該值輸入系統(tǒng)，則系統(tǒng)CNC在計算時自動將目標(biāo)位置P;的平均位置偏差x，個疊加到插補指令上，實際運動位置為:P}.i=P.+x;使誤差部分抵消，實現(xiàn)誤差的補償。螺距誤差可進行單向和雙向補償。5.2反向間隙補償

反向間隙補償又稱為齒隙補償。機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時，由十反向間隙的存在，會引起伺服電機的空轉(zhuǎn)，}fU無工作臺的實際運動，

又稱失動。反向間隙補償原理是在無補償?shù)臈l件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段，測量出各目標(biāo)位置P;的平均反向差值B，作為機床的補償參數(shù)輸入系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在控制坐標(biāo)軸反向運動時，自動先讓該坐標(biāo)反向運動B值，然后按指令進行運動。如圖9所示，工作臺正向移動到O點，然后反向移動到P;點，反向時，電機(絲桿)先反向移動B，后移動到Pi點;該過程CNC系統(tǒng)實際指令運動值L為:L=P;+B

反向間隙補償在坐標(biāo)軸處十任何方式時均有效。在系統(tǒng)進行了雙向螺距補償時，雙向螺距補償?shù)闹狄呀?jīng)包含了反向間隙，因此，此時不需設(shè)置反向間隙的補償值。

5.3誤差補償?shù)倪m用范圍

從數(shù)控機床進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的二種控制方法可知，誤差補償對半閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)具有顯著的效果，可明顯提高數(shù)控機床的定位精度和I重復(fù)定位精度。對全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，由十其控制精度高，采用誤差補償?shù)男Ч伙@著，但也可進行誤差補償。

（一）絲杠螺距誤差補償?shù)谋匾?/p>

數(shù)控機床的直線軸精度表現(xiàn)在進給軸上主要有三項精度：反向間隙、定位精度和重復(fù)定位精度，其中反向間隙、重復(fù)定位精度可以通過機械裝置的調(diào)整來實現(xiàn)，而定位精度在很大程度上取決于直線軸傳動鏈中滾珠絲杠的螺距制造精度。

在數(shù)控車床生產(chǎn)制造及加工應(yīng)用中，在調(diào)整好機床反向間隙、重復(fù)定位精度后，要減小定位誤差，用數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差螺距補償功能是最儉約成本且直接有效的方法。

由于滾珠絲杠副在加工和安裝過程中存在誤差，因此滾珠絲杠副將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動時存在以下兩種誤差。①螺距誤差，即絲杠導(dǎo)程的實際值與理論值的偏差②反向間隙，即絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動