引言
随着机械制造技术的不断发展, 机床行业也已从过去的传统机床向数控机床这一换代产品过渡并得到迅速发展。数控机床的普及率逐年上升,主要原因在于数控技术的优越性。数控技术是适用航空、造船、宁宙飞行、武器生产等国防工业的生产而发展起来的,它特别适用于加工精度高、几何形状复杂、尺寸繁多、改型频繁的中小批量的机械零件生产。在国外从四十年代末期开始研究,随着晶体管集成电及计算技术的发展,于五十年代末六十年代初期开始用于生产,并且愈来愈多地得到推广和应用。就我国目前制造业的技术水平及经济发展状况而论,经济型数控机床是比较适合我国企业及相关行业使用,当前此类机床的占有率较高,多数属于开环或半闭环控制系统,其加工精度很大程度受机床的机械精度影响,因而解决好由于机械间隙带来的加工误差问题, 是加工质量的重要环节。
数控机床间隙误差分析
间隙误差
数控机床机械间隙误差是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差,如图1所示。机床的进给链,其误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在,机床执行件在运动过程中,从正向运动变为反向运动时,执行件的运动量与理论值(编程值)存在误差,最后反映为叠加至工件上的加工精度的误差。当数控机床工作台在其运动方向上换向时,由于反向间隙的存在会导致伺服电机空转而工作台无实际移动,此称之为失动。如在g01切削运动时,反向偏差会影响插补运动的精度,若偏差过大就会造成“圆不够圆,方不够方” 的情形;而在goo快速定位运动中,反向偏差影响机床的定位精度,使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的精度降低。这样的反向间隙若数值较小,对加工精度影响不大则不需要采取任何措施;若数值较大,则系统的稳定性明显下降,加工精度明显降低, 尤其是曲线加工,会影响到尺寸公差和曲线的一致性,此时必须进行反向间隙的测定和补偿。特别是采用半闭环控制的数控机床,反向间隙会影响到定位精度和重复定位精度,这就需要我们平时在使用数控机床时,重视和研究反向间隙的产生因素、影响以及补偿功能等,在学习和实践中认真总结发现反向间隙自动补偿过程中一些规律性的误差,采取恰当加工措施,提高零件的加工精度。
图1 反向间隙的形成原理
图2 反向间隙