浅析数控机床的螺距误差检测和补偿

【摘要】 本文阐述了数控机床的螺距误差定义及产生原因、螺距补偿依据及基本原理、螺距误差的检测方法和补偿方法。

【关键词】 数控机床;螺距误差;滚珠丝杠

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.04.018

Analysis of the Ptch Error Measurement and Compensation of CNC Machine Tools

Abstract： This paper expounds the definition and cause of pitch erro，the basis and basic principle of pitch compensation，the detection method and compensation method of pitch error.

Key words： numerical control machine;pitch error;ball screw

DONG Li

（Shenyang product quality supervision and Inspection Institute，Shenyang 110021，China）

机床的进给机构一般均为滚珠丝杠副，当机床几何精度达到客户要求后，机床轴线的反向间隙与滚珠丝杠的螺距误差是影响机床定位精度的重要因素，通过机床控制系统设定补偿参数，实现对机床轴线的误差补偿，达到提高数控机床的加工精度。本文主要介绍数控系统的螺距误差检测和补偿

1 螺距误差定义及产生原因

数控机床的螺距误差是指在滚动丝杠的中经线上同一根螺旋线的对应点之间的实际距离与基本值的偏差，其产生的主要原因有两点：由于原始加工滚珠丝杠机器的误差，导致被加工的滚珠丝杠存在螺距误差;生产企业数控机床的滚珠丝杠经长期使用后磨损引起的误差。

2 螺距补偿依据及基本原理

螺距补偿的依据是GB/T 17421.2-2016《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》，螺距误差补偿涉及到补偿点的单向和双向位置误差。

螺距误差补偿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。

3 螺距误差检测方法

数控机床的螺距误差一般是通过机床软件进行补偿的，其检测方法主要有两种，用千分表配合步距规进行检测和激光干涉仪检测，由于步距规步距值的限制，取点数量有限，为提高补偿精度，一般采用激光干涉仪检测。

4 螺距误差补偿方法

螺距误差的补偿分为实时动态补偿和静态补偿两种方式，实时动态补偿是利用机床配置的实时位置检测系统测得的数据控制机床运动轴的位置，这种补偿方式能够大大提高机床的位置精度，但会因为对机床控制系统要求较高而增加机床成本。静态补偿法：将螺距误差的补偿值输入到机床数控系统相关参数，其输入值对应于用激光测量仪测出的机床全行程的均值误差，以实现螺距误差补偿。下面介绍几种螺距补偿方法

4.1 增量误差值补偿

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。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。

4.2 绝对误差值补偿

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。

4.3 单向误差值补偿

因为只有一组补偿参数存在數控系统中，建议采用激光干涉仪测出的正负两个方向误差值的平均值进行补偿。

4.4 双向误差值补偿

要求数控系统设置正负两组误差补偿参数，将机床正负移动误差分别写入到相应的参数组中。当机床正负移动两个方向的误差相差较大时，能够取得很好的补偿效果，更好的提高数控机床的加工精度。

5 结语

数控机床是现代机械加工行业中最重要的设备。数控机床在装配完成后，通过数控系统实现螺距补偿，即有效又经济，同时降低制造成本，提高零件加工精度。

【参考文献】

[1]    吴亚兰，李庆.数控车床的螺距误差补偿分析[J].绿色科技，2017（22）：145-146.

[2]    赵宏立.FANUC数控机床螺距误差的检测分析与应用[J].机械工程师，2010（5）：38-40.

[3]    陆兵，刘焕牢.数控机床精度评价和螺距误差补偿技术研究[J].机械，2005（4）：70-71+73.

【作者简介】

董丽（1971-），女，工程师，学士，研究方向为数控机床检测。