数控机床精度的检测

数控机床精度的检测

王永江

沈阳机床（东莞）智能装备有限公司广东东莞523000

摘要：全球工业化发展速度越来越快，机械自动化也越受追捧，数控技术的发展标志着工业机械化进入了新的时代。与传统机床加工工艺相比，数控机床的操控与准确率则更具有优势，特别是现如今供大于求的工业发展趋势，让数控技术所具备的优势更加突出。本篇文章将讲述数控机床的误差影响因素及如何对数控机床精度进行有效的检测。

关键词：数控机床；定位精度；影响分析

数控技术已成为现代工业行业内最重要的一项生产作业技术，在经历了无数次蜕变之后，已使现代工业的质量有了突飞猛进的提高。数控机床的精密度大小与机床生产能力有着紧密联系。虽然现代工业行业对数控机床的研究已获得不错的成就，但在实际的操作使用当中仍会存在一些限制数控机床的影响因素。

一、数控机床精度影响因素

1.伺服进给系统误差的影响

1.1反向间隙误差与丝杠螺距误差

现如今工业行业使用的机床多是通过伺服电机直接驱动滚珠丝杠操控的，所以滚珠丝杠传导产生的偏差就变成机床精度误差影响的主要因素。但是多数数控基本都是运用半封闭环控制伺服进给系统，机械之间互相传动的装置及摩擦所产生的多种因素及传动过程当中缝隙等都不是系统以内的因素。由此可见，对于同一方位的定点，在不存在缝隙误差的情况下，点与点之间的位置关系可以很好的反映出由于丝杠自身的精度问题产生的螺丝距的不等；同时，若使丝杠反方向旋转时，缝隙间会隔一段时间发生空转的现象，这样产生的误差，我们称之为丝杠与丝杠副之间轴承与轴承座之间的空隙称为反向间隙误差。在外力的驱使下，机床各部分零件会产生一些弹性变形，产生的误差则是它与反向缝隙的之和，在加工过程中受力不均匀的情况下，致使弹性间隙发生极大的偏差，对机床的精度造成非常大的影响。

1.2全闭环进给系统结构误差

从理论上，我们可知，全闭环给进系统是不存在各项误差的，但在实操当中反向间隙误差和螺距误差基本都会存在，不过是偏差存在的方式改变了。理论上传动部件的机械间隙到了实操当中就是让光栅等一些感应配件发生反向运动，由于使用时间长造成的磨损所引起的各个加工零件的不均匀情况，都有光栅尺精准上有了体现。从而导致机床机床在检测过程当中，由于零件磨损造成检测来回时间过长形成的误差偏大，进而影响了整个机床定位的精准度。

2.生产现场的影响分析

在现代工业在车间作业时，各种各样的外界因素也对数控机床的精度产生影响，电网和电源这两大因素则是主要影响数控机床的主要因素，影响如下：

2.1电磁波对数控机床干扰。在工作车间当中，接电的应用，如电流、高频电源、电路等设备通电时，会产生激烈的电磁波，二数控机床由于磁场作用对这种电磁波所产的辐射进行吸收，致使数控机床系统或者机床本身造成损坏。

2.2电压波动对数控机床干扰。每一个数控机床都会标注其电压的输入范围，当超过用压标准或未达到用压标准时，机床系统中的电压监控系统都会发出警报，从而切断作业用压。

2.3大电感对数控机床干扰。车间作业时，在切断电感器用电使用的过程当中，电感器要将储存器中的磁能完全释放，在释放过程当中会形成高频脉冲，在这些脉冲当中，对数控机床干扰最为严重的就是高频窄脉冲，虽然不会对电压监控系统产生反应，但却会引起整个数控系统的数据出现错误。

3.热误差对定位精度的影响

基于理论基础上，热误差是数控机床定位精准产生误差的最主要因素。通过近些年的资料显示，由于热变形引起的误差占整个机床系统误差的40%到70%之间。但在实操过程当中，对热误差的防范措施的启用，致使热误差的影响大幅度减小甚至不存在。热误差主要表现在以下两点：一是零件由于热胀冷缩原理产生的线弹性尺寸的误差；二是由于部分零件由于结构的不对称性产生的机体扭曲变形。

4.导轨精度对机床精度的影响

床身导轨是装在机床床身上的、是测量机床各项几何精度和反应加工精度的基准面。其精度对运动部件的影响是起决定性作用的；此外，各种工作零件也是安装在机床床身导轨上，在机床作业当中，工作部分的移动会影响到导轨的摩擦性能，并且也将对相应的分量的运动性能有直接影响。如果这个问题不改变，它会影响到未来经营的低速运动和精确定位。其主要产生的误差包括以下两种：（1）导轨在水平面内和垂直面内的直线度误差；（2）前后导轨在垂直面内的平行度（扭曲度）误差。

二、数控机床的检测方法

1.数控机床几何精度检测

对于数控机床的精度检测来说，每一项检测的环节都是十分重要的，这是因为精度关系到数控机床本身的精准度及实用性，对数控机床的几何精度检测进行探讨，因为几何精度检测的主导性较强，而且可控制空间较小。

数控机床的几何精度的意思是机器的某些工作部件的精确度，如在工作表面，导轨，该工具保持器滑动等，当CNC机床处于静止状态或移动速度很慢，通常指的是平整度和这些构造的直线。通过一些相对运动所允许的程度和误差是用于检测这些结构的几何精度的相对简单的，但它是非常难以掌握，因为一个平面或者通过一些相对运动施工作业中产生的误差的平坦度是允许的。的范围内的检测不能稍有误差，并且需要非常高的精度的测量方法。它可以说的几何精度的检测是用于确保数控机器的精度的先决条件。

2.基于激光跟踪仪的数控机床几何精度检测

激光跟踪仪是在行业内设备检测中的一个重要工具。它不仅可以实现大范围的数控机床高精度检测，更能使其检测的误差变得微小，适用于更加精准的侧量数控机床的直线度与角度问题。激光跟踪仪，包括激光控制，激光测量，光电检测和计算机处理技术的发展，已经开发了检测错误，精密角度编码器，连续光再延续和激光发展的存在或不存在。等是数控机床的几何精度测试的必备设备之一。

激光跟踪仪可以测量激光与反射目标的距离和角度。它配备了一个围绕两个轴旋转的测角仪。与球面坐标的高精度测量一起，激光跟踪器不仅可以测量静止目标。并且还可以跟踪和测量一些动态目标或静态和动态目标。在测量数控机床激光跟踪仪的几何精度时，我们基本通过多点测量的方法，这样不仅能节省支出，更能提高精准度。由于仪器价格昂贵，因此应在不同的位置测量数控机床的几何尺寸，因此它将在不同的时间进行测量。选择多个位置测量。通过这种方式，可以根据测量点位置校准算法和基点坐标校准算法以及点的坐标确定多个点测量的数据。可以确定在静态或移动状态下的机器的测量。计算两者都使得易于理解目标的测量平坦度和直线度，因此在许多情况下，采用在不同时间测量多个站点的方法。

激光跟踪仪可以在正确的操作下高精度地测量数控机床的几何精度。在测量过程中应注意影响激光跟踪仪精度的因素。激光跟踪器内部的镜子对其精度也有很大的影响，因为如果三个镜子彼此之间没有90°的直角，或者镜子的角点，镜子对激光轨道有很大的影响。三个镜子如果外球形核心不重合，测量精度将受到很大影响。此外，激光跟踪仪的测量精度也受外界因素的影响，所以实操过程中必须引起高度重视。调整大气补偿，以使激光跟踪仪更准确地测量数控机床的几何精度。有必要检测仪器是否合格，选择合适的测量距离和标准操作，以保证检测的准确性，为数控机床的精度调整提供更多保证。

随着我国数控机床建设的快速发展，为了使数控机床系统安全平稳运行，确保人们生活的数控机床供应，本篇文章，详细的介绍了数控机床机械设备常见的误差问题，并对其进行仔细的分析，提供相对应的解决办法。因此，我们要加强对数控机床机械设备的精度检测，及时发现解决其中的问题，有力的推动我国数控机床建设又快又好发展。

参考文献：

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