螺距补偿机理

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一、螺距误差产生的原因
利用数控系统提供的螺距误差补偿功能，可以 对螺距误差进行补偿和修正，达到提高加工精度的 目的。另外，数控机床经长时间使用后，由于磨损 等原因造成精度下降，通过对机床进行周期检定和 误差补偿，可在保持精度的前提下延长机床的使用 寿命。
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一、螺距误差产生的原因
数控机床的螺距误差产生原因如下： 1. 滚珠丝杠副处在进给系统传动链的末级。由于丝 杠和螺母存在各种误差，如螺距累积误差、螺纹滚 道型面误差、直径尺寸误差等(其中最主要的是丝 杠的螺距累积误差造成的机床目标值偏差)； 2. 滚珠丝杠的装配过程中，由于采用了双支撑结， 使丝杠轴向拉长，造成丝杠螺距误差增加，产生机 床目标值偏差；
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二、螺距误差补偿原理
距补偿误差表中计算出实际的补偿值，对指令位置 进行补偿，产生实际输出值控制伺服电机。如图3 所示，数控系统以机床零点为基准，在不同的指令 位置，按补偿表中的误差值进行补偿。数控系统在 每段数据插补过程中均进行误差补偿，以获得最高 精度。
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二、螺距误差补偿原理
实现过程和步骤如下 :
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二、螺距误差补偿原理
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二、螺距误差补偿原理
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二、螺距误差补偿原理
数控系统中设置螺距误差补偿需要NCK(numericcontrol kernel) 的支持，目前可针对某个点把 它的补偿值写入NCK补偿文件。机械零件程序运行 时自动地读取相应补偿文件中各点的补偿数据，并 进行相应的调整，随之产生对应的机械
2.3软件方法螺距误差补偿原理 采用定点的脉冲补偿方法可修正螺距误差，提 高定位精度。其原理是在各坐标轴上设定一些坐标 点，当机床经这些点时，数控系统根据事先测定的 补偿值进行补偿。补偿所需参数如：①各补偿轴起 、终点机床坐标（以机床零点为基准）；②补偿间 隔或等分段数；③每段补偿间隔对应补偿值。 将测出的误差值输入到螺距补偿误差表中。当 工作台移动时，系统根据当前位置和指令位置在螺
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二、螺距误差补偿原理
2.5双向螺距误差补偿(CEC) CEC的原理支持两个方向，即从起点到终点方 向和从终点返回到起点方向，如图5所示。规定从 起点到终点方向为正方向，从终点到起点方向为负 方向。刀具在丝杠上的运动轨迹是先从起点运动， 依次经过各个等份点，到达终点;
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二、螺距误差补偿原理
然后再从终点按原路返回到起点，逆向依次经过各 个等份点，直至起点。CEC补偿在两个方向上生效 ，分别计算每个方向上当运动到某一个等份点时， 根据运动实际移动的距离与预期的距离的偏差计算 出该点的补偿值。注意正向与负向的方向性。同一 个点在两个方向上补偿不同。以图5中10点为例。当 刀具从起点向终点运动即正方向，途中经过10点;假 如从0点向10点实际移动了9mm，与预期移动距离10 的偏差是10－9=1mm，那么10这个点在正方向上的 补偿是1mm。
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二、螺距误差补偿原理
2.4单向螺距误差补偿( EEC) EEC的原理是从起点到终点这个方向，在起点 与终点之间等份若干点，如图4所示，刀具在丝杠 上的运动轨迹是先从起点运动，依次经过各个等份 点，到达终点。EEC补偿只对从起点到终点这个方 向生效。
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二、螺距误差补偿原理
当运动到某一个等份点时，根据刀具实际移动 的距离与预期的距离的偏差，计算出该点的补偿值 。例如，以图4中10这个点为例，预期希望刀具从0 点能够运动到10点，其间移动距离为10mm。但是 由于丝杠的误差，实际运动的距离是9mm，偏差为 10－9=1mm，那么10这个点的补偿值就是1mm; 如 果其间实际移动距离为11mm，偏差为10－11=－ 1mm，那么10这个点的补偿值就－1mm。其他各点 的螺距误差补偿同理实现。
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• 在数控机床上正确安装高精度位移测量装置； • 在整个行程上 , 每隔一定距离取一个位置点 作为补偿点； • 记录运动到补偿点的实际精确位置； • 将各点处的误差标出 , 形成在不同的指令位 置处的误差表； • 多次测量 , 取平均值； • 依 “补偿值 =数控命令值-实际位置值 ”的 公式计算各点的螺距误差,并将各点处的误差 标出,形成在不同指令位置处的误差表,并将该 表输入数控系统 , 系统按此表进行补偿。
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二、螺距误差补偿原理
当刀具从终点向起点反向运动，途中反向地经过10 点;假如从20点向10点实际移动了9mm，与预期移动 距离10的偏差是10－9 =1mm，但是由于从终点到起 点是反方向，所以10点在反方向上的补偿是－1mm; 假如实际移动距离为11mm，与预期移动距离10的偏 差是10－11=－1mm，但是由于从终点到起点是反 方向，所以10这个点在反方向上的补偿是1mm其他 各点正方向和反方向上的补偿依此类推。
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二、螺距误差补偿原理
2.2硬件方法补偿滚珠丝杠螺距误差的原理 过去，在开环数控机床中,经常采用硬件方法 对丝杠螺距误差进行补偿，即采用机械方法测出 数控机床某一轴滚珠丝杠在全行程上的误差分布 曲线，在丝杠的螺距累积误差值达到一个脉冲当 量处的位置点安装一个挡块，当机床工作台移动 时,安装在机床上的微动开关每与挡块接触一次, 就发出一个误差补偿信号，通过控制电路指示步 进电机多走或少走一步。
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一、螺距误差产生的原因
3. 机床装配过程中，由于丝杠轴线与机床导轨平行 度的误差引起的机床目标值偏差。 螺距误差补偿是将机床实际移动的距离与指令移 动的距离之差，通过调整数控系统的参数增减指令 值的脉冲数，实现机床实际移动距离与指令值相接 近，以提高机床的定位精度。螺距误差补偿只对机 床补偿段起作用，在数控系统允许的范围内补偿将 起到补偿作用。
螺距补偿机理
汇报人：
时 间：2015年4月24日
内容提纲
一、螺距误差产 生的原因 二、螺距误差补 偿原理
硬件方法补偿螺 距误差的原理
软件方法补偿螺 距误差原理
单向螺距误差补 偿原理
双向螺距误差补 偿原理
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一、螺距误差产生的原因
数控机床大都采用滚珠丝杠作为机械传动部件， 电机带动滚珠丝杠，将电机的旋转运动转换为直线运 动。如果滚珠丝杠没有螺距误差，则滚珠丝杠转过的 角度与对应的直线位移存在线性关系。实际上，制造 误差和装配误差始终存在,难以达到理想的螺距精度, 存在螺距误差，其反映在直线位移上也存在一定的误 差,降低了机床的加工精度。
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二、螺距误差补偿原理
2.1螺距误差补偿的方法描述 对螺距误差进行补偿时，在机床的运行轨道上 取若干点，通过激光干涉仪测得机床的实际定位位 置，与预期设定的位置进行比较，得出偏移距离， 并将其写入补偿文件中。选取的点越多，补偿精度 越高。机床在下次运行时，将会把补偿文件的数据 也计算在内，从而达到精度要求。
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二、螺距误差补偿原理
这种断续的脉冲补偿方法给数控机床的工作台增加 了一些机械构件(如补偿杆、挡块等)和电路(如将 微动开关发出的补偿信号传送给数控装置的电路) 。另外，这种补偿方法比较适用于采用脉冲增量插 补方法、步进电机驱动的开环数控机床，而对于采 用数据采样插补方法、直流或交流伺服电机驱动的 半闭环数控机床，则不适宜。因此,目前,大多数数 控机床补偿滚珠丝杠的螺距误差时均采用软件的方 法。
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螺距误差补偿是按轴进行的。针对每一个轴可以设 置每个轴的螺距误差补偿。主轴不设置。
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n=1 螺 距 误 差 补 偿 程 序 图 n++ Xn<X<Xn-1
线性插值计算出△Xn值 X=Xn+△Xn
以数控机床 纵向（X轴）进给 丝杠为例，设：X 表示数控装置发 出的X轴进给坐标 值，Xn表示数控机 床某轴滚珠丝杠 的全行程上选取 的各指令位置点 的坐标值，△Xn表 示用激光干涉仪 测得的各指令位 置点的螺距误差。