数控机床大修后位置精度的检测与补偿
数控机床加工精度检测与校准方法
数控机床加工精度检测与校准方法在现代制造业中，数控机床是不可或缺的重要设备。
它的高效率、高精度和高稳定性使得加工过程更加精确和可靠。
然而，由于各种因素的影响，数控机床的加工精度可能会出现偏差。
因此，对数控机床的精度进行检测和校准是非常必要的。
一、加工精度检测方法1. 几何误差检测几何误差是数控机床加工精度的重要指标之一。
常见的几何误差包括直线度误差、平行度误差、垂直度误差和圆度误差等。
几何误差的检测可以使用光学测量仪器，如激光干涉仪、光学投影仪等。
通过将测量仪器与数控机床进行联动，可以实时监测数控机床的加工精度，并得出相应的误差数据。
2. 热误差检测热误差是数控机床加工精度的另一个重要指标。
由于加工过程中会产生热量，数控机床的温度会发生变化，从而导致加工精度的偏差。
为了检测热误差，可以使用温度传感器对数控机床进行监测。
通过实时记录数控机床的温度变化，并与加工精度进行对比，可以得出热误差的数据。
3. 振动误差检测振动误差是数控机床加工精度的另一个重要影响因素。
振动会导致数控机床的加工过程不稳定，从而影响加工精度。
为了检测振动误差，可以使用振动传感器对数控机床进行监测。
通过实时记录数控机床的振动情况，并与加工精度进行对比，可以得出振动误差的数据。
二、加工精度校准方法1. 机床调整机床调整是校准数控机床加工精度的常用方法之一。
通过调整数控机床的各项参数，如传动装置、导轨、滑块等，可以减小加工误差。
例如，可以通过调整导轨的平行度和垂直度来改善加工精度。
此外，还可以通过更换加工刀具、调整刀具固定方式等方式来提高加工精度。
2. 补偿技术补偿技术是校准数控机床加工精度的另一种常用方法。
通过对加工过程中的误差进行实时监测，并通过数学模型进行补偿，可以减小加工误差。
例如，可以通过在程序中添加补偿指令，根据误差数据进行补偿，从而提高加工精度。
3. 精度校准仪器精度校准仪器是校准数控机床加工精度的重要工具。
常见的精度校准仪器包括激光干涉仪、光学投影仪、三坐标测量机等。
高精度数控机床精度检测及误差补偿
、
引起 的 随 机 误 差 。
后一连杆的另一端则与双 向工 作台的安装块也通过另一角编码器相铰 连，可 以由两角编码器测 出当工 作台作圆插补运动时的起始轨迹的极 坐标方程 （ 与应有的角指令位置和臂长有关） 与实际位置的差异。美中 不足 的是 ，在这些测试分析方法 中，除 Ｇ Ｅ Ｇ Ｔ法之外，要么需使用较昂 贵的激光双频干涉仪，要么必须使用专 门研制的专用 仪器（ 如平面正交 光栅仪） 。另外，各种各样 的纳米测量技术正在得到应用 ，如有光干涉 测量 仪、量子干 涉仪、 电容测微仪 、ｘ射线干涉 仪、频率跟踪式法拍 标准量具、扫描电子显微镜 （ Ｅ ） Ｓ Ｍ 、扫描隧道显微 镜（ Ｔ ） Ｓ Ｍ 、原子力显 微镜 （ Ｆ ） Ａ Ｍ 、分子测量机等 。这些高精度测 量仪器的应用使误差测量 精度有 了很 大保 障和提高 。 由于 条 件 的 限 制 ， 很难 对 机 床 的 各 种 指 标 都 进 行 检 测 ，但 应 用 激 光干涉仪对机床的位置精度和重复位置精度 的检测是 比较容易实现的 ， 并且 以此作为机床精度检测 的一种常用发法 国家标准 Ｇ ／ ７ ２ ． Ｂ Ｔ１ ４ １ ２２０ － ０ ０规定 了通过测量机床的单独轴 线来检验 和评定数控机床的定位 精度 和重 复定 位 精度 的方 法 。主 要 指标 是 ： （ ）轴线的重复定位精度 Ｒ １ ： （ ） 轴 线 的 定 位 精 度 Ａ： ２
应 用 技 术
ｉ ａ Ｓｃ ｅ ｅ ｎ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎｏ ｏ Ｒ ｖｉ ｗ
■
高精度数控机床精度检测及误 差补偿
陈朝 晖
（ 南 信 息 职 业 技 术 学 院 湖 南 长 沙 ４ ０ ０ ） 湖 １ ０ １
数控机床位置精度的检测及补偿
直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。常用检测 方法如图 2-3 所示。
图 2-3 直线运动定位精度检测
按国家标准和国际标准化组织的规定（ISO 标准），对数控机床的检测，
50
就以激光测量（图 2-3b）为准。但目前国内激光测量仪较少，大部分数控 机床生产厂的出厂检测及用户验收检测还是用标准尺进行比较测量（图 2-3a）。
数控机床产业是制造业的基础产业和战略产业是国民经济的重要支柱 是保证国防和尖端工业发展的战略资源。
1．2 我国数控技术发展概况
我国数控技术始于 1958 年，发展历程大致有 3 个阶段：第 1 阶段从 1958 1979 年，即封闭式发展阶段，在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础 条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第 2 阶段是在国家的“六五”“七 五”期间及“八五”的前期，引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体 系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，及研究开发环境和国际 环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得 了长足的进步。第 3 阶段在国家的“八五”后期和“九五”期间，即实施 产业化的研究，进入市场竞争阶段，此阶段我国国产数控装备的产业化取 得了实质性的进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达 到 50%，配国产数控系统（普及型）也达到了 10%。
《2024年多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》范文
《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，多轴数控机床作为现代制造技术的重要组成部分，其精度和效率直接影响到产品的质量和生产效率。
因此，对多轴数控机床的精度建模与误差补偿方法进行研究，具有重要的理论价值和实践意义。
本文旨在探讨多轴数控机床的精度建模及误差补偿方法，以期为提高机床的加工精度和稳定性提供理论支持。
二、多轴数控机床精度建模多轴数控机床的精度建模主要包括几何精度建模和运动学精度建模两个方面。
几何精度建模主要关注机床各部件的几何形状、尺寸和相对位置等参数对机床整体精度的影响；运动学精度建模则主要关注机床运动过程中各轴的运动轨迹、速度和加速度等参数对加工精度的影响。
在几何精度建模方面，需要综合考虑机床的机械结构、传动系统、导轨系统等因素，建立准确的数学模型，以便分析各因素对机床精度的影响。
运动学精度建模则需要基于机床的运动学原理，建立各轴的运动方程，分析各轴在运动过程中的动态特性，以及其对加工精度的影响。
三、误差来源及分析多轴数控机床的误差来源主要包括机床本身的制造误差、装配误差、热误差、切削力引起的误差等。
这些误差会导致机床的几何精度和运动学精度下降，从而影响加工质量。
因此，需要对这些误差进行深入分析，找出其主要来源和影响因素。
四、误差补偿方法针对多轴数控机床的误差，可以采取多种补偿方法。
其中，误差预测模型法、神经网络法、模糊控制法等是较为常用的方法。
这些方法可以根据不同的误差来源和影响因素，建立相应的预测模型或补偿算法，对机床的误差进行实时补偿。
具体而言，误差预测模型法可以通过建立机床误差与各影响因素之间的数学模型，预测机床的误差值，并进行实时补偿。
神经网络法则可以利用神经网络的学习和记忆能力，对机床的误差进行学习和预测，并实现自动补偿。
模糊控制法则可以利用模糊控制理论，对机床的误差进行模糊化处理，并实现精确补偿。
五、实验研究为了验证所提出的误差补偿方法的有效性和可行性，需要进行实验研究。
数控机床位置精度测试常用的测量方法及评定标准
4.4补偿实例 现以ZJK2532A数控铣钻床的X轴为例，该机床配置华中数控世纪星系统。测量方法为“步距规”测量；设某步距规实际尺寸为：
位置
P0
P1
P2
P3
P4
P5
实际尺寸mm
0
100.10
200.20
300.10
400.20
500.05
1、测试步骤如下： 。 在首次测量前，开机进入系统（华中数控HNC-2000或HNC-21M），依次按“F3参数”键、再按“F3输入权限”键进入下一子菜单，按F1数控厂家参数，输入数控厂家权限口令，初始口令为“NC”，回车，再按“F1参数索引”键，再按“F4轴补偿参数”键如图2-6所示，移动光标选择“0轴” 回车，即进入系统X轴补偿参数界面如图2-8所示，将系统的反向间隙、螺距补偿参数全部设置为零，按“Esc”键，界面出现对话框“是否保存修改参数？”，按“Y”键后保存修改后的参数。按“F10”键回到主界面，再按“Alt+X”，退出系统，进入DOS状态，按“N”回车进入系统；
图6步距规安装示意图
数控机床精度及性能检验
数控机床精度及性能检验数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控机床精度包括几何精度和切削精度。
另一方而，数控机床各项性能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使用。
因此，数控机床精度和性能检验对初始使用的数控机床及维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。
一、精度检验一台数控机床的检测验收工作，是一项工作量大而复杂，试验和检测技术要求高的工作。
它要用各种检测仪器和手段对机床的机、电、液、气各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测，最后得出对该数控机床的综合评价。
这项工作为数控机床今后稳定可靠地运行打下一定的基础，可以将某些隐患消除在考机和验收阶段中，因此，这项工作必须认真、仔细，并将符合要求的技术数据整理归档，作为今后设备维护、故障诊断及维修中恢复技术指标的依据。
1、几何精度检验几何精度检验，又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
数控机床的几何精度的检验工具和检验方法类似于普通机床，但检测要求更高。
几何精度检测必须在地基完全稳定、地脚螺栓处于压紧状态下进行。
考虑到地基可能随时间而变化，一般要求机床使用半年后，再复校一次几何精度：在几何精度检测时应注意测量方法及测量工具应用不当所引起的误差。
在检测时，应按国家标准规定，即机床接通电源后，在预热状态下，机床各坐标轴往复运动几次，主轴故个等的转速运转十多分钟后进行。
常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。
检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。
(一)卧式加工中心几何精度检验1)x 、y 、z 坐标轴的相互垂直度。
2)工作台面的平行度。
3)x 、Z 轴移动时工作台面的平行度。
4)主轴回转轴线对工作台面的平行度。
5)主轴在Z 轴方向移动的直线度：6)x 轴移动时工作台边界与定位基准面的平行度。
7)主轴轴向及孔径跳动。
8)回转工作台精度。
具体的检测项目及方法见表2—1。
数控机床定位精度检测的方式
数控机床定位精度检测的方式目前，由于数控系统功能越来越多，对每个坐喷射器标运动精度的系统误差如螺距积累误差、反向间隙误差等都可以进行系统补偿，只有随机误差没法补偿，而重复定位精度正是反映了进给驱动机构的综合随机误差，它无法用数控系统补偿来修正，当发现它超差时，只有对进给传动链进行精调修正。
因此，如果允许对机床进行选择，则应选择重复定位精度高的机床为好。
1.直线运动定位精度检测直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。
按国家标准和国际标准化组织的规定（ISO标准），对数控机床的检测，应以激光测量为准。
在没有激光干涉仪的情况下，对于一般用户来说也可以用标准刻度尺，配以光学读数显微镜进行比较测量。
但是，测量仪器精度必须比被测的精度高1~2个等级。
为了反映出多次定位中的全部误差，ISO标准规定每一个定位点按五次测量数据算平均值和散差-3散差带构成的定位点散差带。
2.直线运动重复定位精度检测检测用的仪器与检测定位精度所用的相同。
一般检测方法是在靠近各坐标行程中点及两端的任意三个位置进行测量，每个位置用快速移动定位，在凯威凯达相同条件下重复7次定位，测出停止位置数值并求出读数最大差值。
以三个位置中最大一个差值的二分之一，附上正负符号，作为该坐标的重复定位精度，它是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。
3.直线运动的原点返回精度检测原点返回精度，实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度，因此它的检测方法完全与重复定位精度相同。
4.直线运动的反向误差检测直线运动的反向误差，也叫失动量，它包括该坐标轴进给传动链上驱动部位（如伺服电动机、伺趿液压马达和步进电动机等）的反向死区，各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。
误差越大，则定位精度和重复定位精度也越低。
反向误差的检测方法是在所测坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。
数控机床误差过大故障的分析与处理.
数控机床误差过大故障的分析与处理
数控机床误差过大故障分析与处理
一
定位超调故障的分析与处理
可能原因 加减速时间 设定不当 位置环比例 增益设置不 当
速度环比例 增益设置不 当 速度环积分 时间设置不 当
检查步骤 依次检查数控装置 或伺服驱动器上的 这几个参数的设置 是否与说明书要求 相同
排除措施 依照参数说明书， 正确设置个参数
数控机床误差过大故障分析与处理
项目 超调 1 2 单脉 1 冲精 度差 2 故障原因 加/减速时间设定过小 与机床的连接部分刚性差或连接不牢固 需要根据不同情况进行故障分析 机械传动系统存在爬行或松动
一 加工误差过大故障的分析与处理
检查步骤 检测起、制动电流是否已经饱和 检查故障是否可以通过减小位置 环增益改善 检查定位时位置跟随误差是否正 确 检查机械部件的安装精度与定位 精度 调整速度控制单元扮傻姑娘的相 应旋钮，提高速度环增益 检查定位是位置跟随误差是否正 确 检查机械部件的安装精度与定位 精度 更换位置控制单元板（主板） 检测位置检测器件（编码器、光 栅） 测量不圆度，检查周向上是否变 形，45°方向上是否成椭圆 测量各轴的定位精度与反向间隙 调整控制单元，使同样的进给速 度下各插补轴的位置跟随误差的 差值在±1%以内 在项目3调整后，在45°上成椭圆 检查接口板的调整 测量、重新调整间隙 措施 延长加/减速时间设定 减小位置环增益或提高机 床的刚性 若正确，见第2项，否则 第3项 调整机床机械传动系统
机床反向间隙大、定位精度差 位置环增益设定不当 Nhomakorabea4
5 6
各插补轴的检测增益设定不良
感应同步器或旋转变压器的接口板调整不 良 丝杠间隙或传动系统间隙
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制作费用５ ０ 万 元 ，采 用 刨 床 改 造 不 需 要 重 新 制 作地 基 ，安 装 周 期
大大 降低 。
明书 ［ Ｅ 】 ． 山东 ：济南 二１
１ ９ ７ ７ ．
常方 便 。 去 掉 了三 联 机 组 ，节 约 了大 量 能 源 和 占地 面 积 ，噪 声 也
大 大 降 低 。在 我 国还 有 大 量 的 龙
头 的扭 摆 和俯 仰旋 钮 。
２５ ０． ０ ０ ０
—
（ ４ ）测量时 ，被测轴必须从 负方 向朝正 方 向运行 ，参考 点必
须 是 被测 量 及补 偿 的 点 。 （ ５） 合 理 的 选 择 “ 均 值 补 偿 ”和 “ 各 自补 偿 ” 方 案 。 选 择
—
２ ０ ０． ０ ０ ０ ｌ ５ ０． ０ ０ ０ １ Ｏ ０． ０ ０ ０ ５ ０． ００ ０ ０． ００ ０
１ ７ ０ ０ 万 元 左右 ， 另外 还 需要 地 基
操 作 、 编 程 非 常 方 便 ，效 率 大 大 提 高 ，可 用 于 各 种 复 杂 零 件 的加 工 ，加 工 零 件 种 类 大 大 提 高 。利
用 数 控 系 统 的 诊 断 功 能 ，维 护 非
参考文献 ：
［ １ 】济南 二 机 床 ．龙 门刨 床 ｆ
１ ． 激 光光 路 的准 直
（ １ ）准 备 工作 ：机 床 平 ，之 后 拆 下 主 轴 卡 盘 ， ｝ 使 测 量 和 补 偿 范 围尽 可 能
来 说 当数 控 机 床加 工 的 零 件 精 度
达 不 到 要 求 时 ；数 控 机 床 经 过 一
括 加 工零 件 经 常使 用 的部 分 （ ２ ）激 光 干涉 仪 各部 ｆ 装 与 摆放 （ 见 图２ ） ：分 光
置 精 度 的 补 偿 原 理 正 是 应 用 这 一 点 。 采 用 软 件 补 偿 的 方 法 ，即 通
新 安 装 ，用 激光 干 涉仪 进 行Ｚ 车 由 位
置 精 度 的检 测 与 补 偿 。光 路 布 局
如 图ｌ 所示。
图１ 激光干涉仪检测数控车 Ｚ 车 自 位置精度
采 购 类 似 规 格 新 龙 门 铣 需 要
度。但是只依靠 以上两个方面还
不够 ，采 用 先 进 的测 量 设 备 激 光 干 涉 仪 进 行 检 测 与 补 偿是 进 一 步
特 别 是 丝杠 、 轴 承 、导 轨 和 进 给 电动 机 重 新 安 装 时 用 于 应 用 激 光
干 涉 仪 对 数 控 机 床 位 置 进 行 检 测
反向间隙补 偿 补偿位 置
３ ０ ０． ０ ０ ０
—
（ 单位 ： ｕ ｍ）
补 偿数值 ：２ Ｏ 补偿数值
３ ２ 一 ｌ ４ —３ — １ １ ５ ５ ０
的 位 置 ，即 平 移 和 高 度 调 节 ； 当 干 涉 镜 远 离 激 光 头 时 ，调 节 激 光
维 修 与 改 造
ＭＡ Ｉ ＮＴＥ Ｎ ＡＮＣＥ＆ Ｒ ＥＢＵＩ Ｌ ＤＩ ＮＧ
数控机床大修后位置精度的检测与补１
一 北 京 电子科技职 业学院 （ １ ０ ０ １ ７ ６ ） 张 丽 庄 严 李玉兰 刘文平
摘要 ： 阐述 了应 用激 光干 涉仪检 测 与 补偿 大修 后 的 数控 机床 位 置精 度检 测 与补 偿的 方 法及 确保 补 偿 效果 的操 作 关键 点 了补偿 前后 位 置精度 的显著 变化 。
与 补 偿十 分 必要 。
大 幅 度 提 高 数 控 机 床 位 置 精 度 的
有效 手 段 。
华 中 数 控 系 统 数 控 车 床 ＣＡＫ３ ６ ６ ５ ｓ ｊ 经过 大修 ，Ｚ 车 由 丝 杠 重
数 控 机 床 的 特 点是 数 控 系 统 和 机 床 的 有 机 结 合 ，数 控 机 床 位
［ ２ ］ 济 南二机床 ． 数控龙 门铣
说 明书 【 Ｅ ］ ． 山东 ：济南二
２ ０ １ ３ ．
４ ． 结语
经 改 造 后 机 床 各 轴 运 行 良 好 ， 各 项 精 度 达 到 数 控 龙 门 铣 机 床 的 国 家 验 收 标 准 。 机 床 的
门 刨 床 用 于 各 行 各 业 的 机 械 加
首先 依赖各个传动部 件的制造精
度 ，主 要 是 滚 珠 丝丝杠各个部分发生 了
不 同程 度 的磨 损 ，导 致 其 位 置精
度 下 降 时 ；或 大 修 的 数 控 机 床 ，
高 质 量 ；其 次 是 装 配 人 员 规 范 操 作 确 保 各 个 装 配步 骤 的 安 装 精
滚 珠 丝 杠 螺 母 传 动 副 在 数 控 机 床 上 得 到 广 泛 的应 用 ，其 作 用是 将 来 自电动 机 的旋 转 运 动 转 化 为 机 床 执 行 部 件 的直 线 运 动 。 数控 机床进给运动 的位置精度 ，
过测量 出各 目标 位置的平均位 置
偏 差 ，将 偏 差 值 叠加 到 插 补 指 令 上 ，从 而 使 误 差 得 到 抵 消 。一 般
轴 线 各 位 置 点 螺 距 补 偿
根 据误 差补偿 图表 ，完成 华 中世纪星 系统轴 （ ｚ 轴 ）补 偿参数 设
置 。补 偿 后 ，再 一次 检 测 数 控 车床 Ｚ 车 由 位 置精 度 ，位 置 精 度数 据 如 表 ３ 所
示。 表３ 补偿后位置精度数据
轴线偏差
反 向差 值 Ｂ
依据 是 从误 差 图形 上 判 断 ，本 例
反 向 间 隙 较 为 均 匀 ，可 以选 择 均
值 补 偿 ，否 则 各 自补 偿效 果 会 更
工 ，改 造升 级 前景 广 阔 。
ＭＷ （ 收稿 日 期 ：２ ０ １ ５ （
６ Ｏ ６ Ｏ
， ¨
， 一
： ， ‘ 磊 ‘ ’ ’ ． ． 冷 带 加 邪 工 上
维 修 与 改 造
Ｍ ＡＩ ＮＴ ＥＮＡＮＣＥ ＆ ＲＥ ＢＵＩ Ｌ ＤＩ ＮＧ
表２ 补偿数据