数控机床精度激光检测与补偿
1、数控机床精度激光检测与补偿
数控机床（包括加工中心、车削中心、电加工机床等各种类型的数控机床）是现代机械加工行业中最重要的设备。数控机床自动化程度高，精度高，大量应用于复杂零件、高精度零件及批量零件的加工。数控机床出厂前必须进行三大类型检查，即几何精度、定位精度和切削精度。几何精度一般使用各种量具进行检测，而定位精度必须使用激光仪进行检测。目前我国数控机床位置精度检验采用的是国家标准“GB/T 17421.2-2000”《机床检验通则 第2 部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》，该标准完全等同于国际 标 准 化 组 织 标 准 “ISO230-2 ：1997 ”《Test code for machine tools-Part2:Determination of accuracy and repeatability of positioning numerically controlled axes》。
2、数控机床位置误差的补偿
数控机床在装配完成后，其定位精度一般是达不到出厂标准要求的，靠提高零件加工精度，或者提高装配质量来保证机床精度，将极大地增加制造成本。而使用数控系统的“螺距误差补偿”功能，对数控机床的误差进行补偿，是一种即有效又经济的方法。3、数控系统螺距补偿的基本原理
数控系统螺距补偿的基本原理可以概括为一句话“反其道而行之：你进我退；你退我进！”，也就是说，机床多走多少，数控系统就让机床少走多少；反之，机床少走多少，数控系统就让机床多走多少。第1步用激光测量仪测出机床的位置误差规律（激光测量仪的精度高于1ppm/百万分之一）；第2步用数控系统的“螺距误差补偿”功能，对数控机床的误差进行补偿（输入数控系统“螺距误差补偿”的相关参数）；第3步用激光测量仪测量机床的位置误差规律，看其补偿后是否达到了技术指标的规定。4、数控系统螺距补偿的各种方法
线性补偿法：用激光测量仪测出机床全行程的总误差，然后输入数控系统相关参数，其输入值对应于用激光测量仪测出的机床全行程的总误差。机床移动时，把全行程分成若干相等距离，再将总误差平分成相等份数，分配到全行程的每一段行程上。这种方法比较简单，只能保证全行程的精度，无法补偿机床全行程上各点的随机误差。早期数控机床采取这种补偿方法，目前，已很少有数控系统采取这种方法。逐点补偿法：根据机床行程的大小，将全行程分成若干等距离，用激光测量仪测出各段距离实际的误差值，再将各个误差值输入到数控系统对应的补偿参数中。逐点补偿法根据其原理分类可以分为几种不同的方法：1．按误差值类型可以分为增量误差值补偿和绝对误差值补偿。增量误差值补偿是将相邻点之间误差的差值输入到数控系统对应的补偿参数中。这种方法需要计算出相邻点之间误差的差值，比较麻烦。目前，采用增量误差值补偿的厂家有日本发那科、三菱，国产凯恩帝、广州数控等。而采用绝对误差值补偿方法，可以直接将各点的误差值输入到数控系统对应的补偿参数中，不用计算相邻点之间误差的差值，比较简单。2．按补偿方向可以分为单向误差值补偿和双向误差值补偿。单向误差值补偿在数控系统补偿参数中只有一组补偿参数，数控机床要求用激光测量仪6 / 80测出机床正负两个方向的误差值，在实际补偿操作中可以采用三种方式，使用正方向的误差值；使用负方向的误差值；使用正负方向的误差值平均值。使用哪种方式，操作者可以依据具体情况灵活掌握。建议采用正负方向的误差值平均值进行补偿，可以兼顾正负两个方向的误差补偿。双向误差值补偿要求数控系统的“螺距误差补偿”功能设置正负两组误差补偿参数，可以将机床正负移动误差分别写入到相应的参数组中。这种双向误差值补偿的方法可以较好地提高机床的位置精度，是一种比较先进的技术，特别是当机床正负移动两个方向的误差规律相差较大时，可以取得很好的补偿效果。5、数控机床何时需要进行精度激光检测和补偿
1．新制造的数控机床出厂前及在使用现场安装调试验收时。2．数控机床加工的零件精度达不到要求时。3．数控机床出现故障相关的零部件更换时（如轴承、导轨、丝杠、进给电机等）。4．数控机床大修后。5．数控机床管理部门依据数控机床设备管理条例的要求，定期对数控机床进行精度激光检测和补偿6、直线位移精度激光检测程序
（调用子程序方式）O0001;（主程序 O0001）M98P1000L10; (M98P101000) （M98 调用子程序 P1000 循环 L10 次）M98P2000L10; (M98P102000) （M98 调用子程序 P2000 循环 L10 次）M30; （M30 主程序结束）O1000; （子程序 O1000）G91G0X-10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、X 移动-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）G91G0Y-10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、Y 移动-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）G91G0Z -10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、Z 移动-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）M99; （M99 子程序结束）O2000; （子程序 O2000）G91G0X10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、X 移动+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）G91G0Y10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、Y 移动+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）G91G0Z 10.; （G91 增量移动、G0 快速移动、Z 移动+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暂停 4 秒）M99; （M99 子程序结束）注：机床开机回参考点（机床零点）方向决定检测时的移动方向。1．当机床开机回参考点（机床零点）方向为正时（机床坐标轴移动到正向最远端），需用上述的检测程序，即子程序O1000 中坐标轴移动为负向；子程序O2000 中坐标轴移动为正向。2． 当机床开机回参考点（机床零点）方向为负时（机床坐标轴移动到负向最远端），上述的检测程序需做相应的改变，即子程序O1000 中坐标轴改为正向移动；子程序O2000中坐标轴改为负向移动。3．根据激光检测时实际移动的坐标轴名称，选用上述程序中相应坐标轴名称的程序段。4．坐标轴移动距离及循环次数需根据机床数控系统螺距误差补偿的参数确定。7、数控机床螺距误差补偿主要步骤
1. 抄录数控系统有关螺距误差补偿的参数。2. 根据数控系统螺距误差补偿参数设置激光仪检测的相关参数。注意：根据数控机床位置环的反馈方式选择正确的材料温度补偿系数《全闭环（玻璃尺或钢带尺）、准全闭环（编码器直接安装在丝杆端）、半闭环（编码器）》。全闭环（玻璃尺）用 8；全闭环（钢带尺）用 10；准全闭环、半闭环用 11.7。根据数控系统螺距误差补偿参数编制数控机床检测程序（检测间隔、点数、移动方向及速度）。3. 开始检测数控机床位置误差。4. 根据检测出的反向间隙误差值，将数控机床的反向间隙调整到最佳状态。5. 再次检测数控机床位置误差，将位置误差值输入到数控系统相关的参数中。（注意：可以多检测几遍，以便取得较稳定的误差规律，避免误差不稳定，影响补偿效果。）6. 检测数控机床位置误差（补偿后的第一遍检测），检查数控机床的精度是否达到要求？7. 如果补偿后的第一遍检测精度达到了要求，就可连续检测多次，最后用相关标准进行分析，得出最终结果。8. 编制检测报告。8、螺距误差补偿相关参数
转载：数控笔记
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