數控加工中的誤差消除方法介紹

摘要: 在數控車實習中，常見三種誤差:機械水平產生的誤差，絲杠副間隙產生的誤差，刀尖圓弧產生的誤差。本文討論了在實習教學和技能比賽中各種誤差產生的原因和用編程來消除誤差的辦法。

關鍵詞: 數控實習加工誤差消除方法

在數控實習教學中，由于機床設備的傳動和運動部件依然是機械部件，并且刀具的刀尖點是圓弧，誤差不可避免。在數控技能大賽中，我們也經常發現機床本身有一定的誤差，根據國家的比賽要求，調整機床本身是考試考核的一個內容，但在有限的時間，我們一般很難進行調整。我在此與同行討論在實習教學中和各種數控技能比賽中較容易產生誤差的原因和用編程來消除誤差的辦法。

一、機械水平產生的誤差

1.誤差分析

由于學校機床沒有按照要求進行固定，或機器雖然調整過水平，但是由于長期的實習和使用，難免產生一定的誤差，很可能會造成加工的材料直徑方向尺寸越來越大或者越來越小。同時因為數控加工是一刀成形，如果滿足前端的值，則后端的值就偏大;如果滿足后端的值，則前端的值就偏小。

如圖，實際測得零件的直徑(預留0.50mm的余量)分別是20.52mm、28.54mm、38.56mm(分別超差0.02mm，0.04mm，0.06mm)。如果按照補償加工的話，精加工向下補償0.04mm，則φ28的外圓正好，φ38的外圓還大0.02mm。如果滿足后端，則前面的所有的都會超差。

2.誤差消除的方法

(1)機械消除誤差的方法:進行正常的調節水平。

(2)對于平時的加工實習，實習老師要經常注意消除誤差，但是不可能經常去調節水平，一般都是在指定的大修時間采取修理的方式。所以可以通過修改程序來改變誤差。上述三個外徑偏差是0.02mm、0.04mm、0.06mm，根據情況，我們修改數控精加工程序，在原有的數控程序中φ28、φ38處將加工值適當減小，滿足要求。

……

G01X20

G01z-12

G01X28(改成X27.98)

……

G01x38(改成X38.96)

…

這樣精加工時0.52mm就可以保證前后一次加工到位。

二、絲杠副間隙產生的誤差

1.誤差分析

對與普通車床絲杠副間隙是必然存在的，一般普通車床的間隙比較大。但是數控機床采用的滾珠絲杠副，并進行預緊。理論上達到了零間隙和無反向誤差。但是對于實際情況下，誤差不可避免，我曾經親自參與機床的間隙調整，有的間隙可以達到0.02mm的誤差。對于質量較好的滾珠絲杠，一般通過預緊可以達到0.01mm的級別。如果需要更高的精度修正，則通過專用的測量儀進行螺補修正。

2.誤差消除方法

(1)對于精度要求的在0.001mm以上級別的加工，要使用專用的測量儀進行螺距補償測量，并在參數中進行補償。對于精度要求不高的加工，可以進行機械預緊。

(2)程序消除的方法很簡單，基本原理就是在同一位置可采用多退回(或前進)一段距離，再前進(或退回)到所需的加工位置，使絲杠副始終以同一個側面相接觸來消除絲杠副間隙誤差。刀具的加工路線如圖2所示，默認的走刀路線為1→2→3，但是為了減少絲杠副間隙產生的誤差，，可以采用1→2→4→2→3。這樣的間隙誤差較小，一般能滿足實際要求。這樣可避免采用機械方法來減少間隙而帶來的阻力增大和調整困難等問題。

三、刀尖圓弧引起的誤差

1.誤差分析

數控車床是按車刀刀尖對刀的，在實際加工中，由于刀具產生磨損及精加工時車刀刀尖磨成半徑不大的圓弧，因此車刀的刀尖不可能絕對尖，總有一個小圓弧，所以對刀尖的位置是一個假想刀尖0′，如圖所示，編程時是按假想刀尖軌跡編程，即工件輪廓與假想刀尖0′重合，車削時實際起作用的切削刃卻是圓弧各切點，這樣就引起加工表面形狀誤差。

2.誤差解決方法

采用G41/G42編程，并且使用合理的刀位號進行編程，這類編程在原有的程序中加入了G41/G42并且設置刀具半徑補償為R值，即可完成加工。注明G41、G42在G71/G72循環過程中不執行，跳步執行過程中才執行。為了防止中途意外結束，開始時執行G40，取消刀補。

編制程序如下:

N010 G99G00X100Z100T0101

N020 G40M03S600

N30/G71U2R0.5

N40/G71P50Q220U0.5W0.5F0.2(采用/可有效的簡化編寫過程)

N50 G42 G0X19

……

N220G40 G0X45;

N230G0X100Z100

N240M30

注意在編寫的過程中有刀補位置的設置，可以參考圖4進行設置。

根據車刀的形狀確定位置參數，數控車削使用的刀具有很多種，不同類型的車刀其刀尖圓弧所處的位置不同，如圖所示。將車刀的形狀和位置用刀尖方位參數T來表示，A點為假象的刀尖點，刀尖方位參數共有8個(1—8)，當使用刀尖圓弧中心編程時，可以選用0或9。圖(a)為刀架前置的數控車床假象刀尖的位置;圖(b)為刀架后置的數控車床假象刀尖的位置。

四、結語

在數控實習教學中，教師應該對照尺寸仔細測量。如果出現誤差，一般通過刀具補償即可以消除，達到練習和考工的目的。同時合理編制和修改相應的程序也是作為一個合格的數控工人必須掌握的技能。每年的數控技能大賽，也經常會碰到誤差的問題。如果要很好地完成比賽任務，學生就必須注意這樣的幾個問題，首先進入比賽之前，經常有15分鐘可以給你機床準備時間，有必要的話可以進行相關的調整，其次在比賽過程中一旦碰到機床的問題，就要靈活地采用以上方法進行調整。通過合理的選擇編程的方法，我們一定能夠有效地消除系統誤差帶來的影響。

參考文獻:

[1]陳寧娟.數控車削實訓與考級教材.高等教育出版社，2008.1.