有關機床精度方法的應用與措施分析

段 瀟，趙普金

中捷機床有限公司裝配工藝室，遼寧沈陽 110142

數控機床的加工以及定位的精度至關重要，而這往往要決定于檢測設備的精度[1]。通過檢測設備可以對位移量進行檢測，并把相應的信息與實踐中的具體位置進行比對，通過差值對發動機進行操控。檢測設備有脈沖編碼器檢測裝置及旋轉變壓器等其它檢測裝置。此外，本文也對精度的影響因素伺服進給系統、熱誤差、生產現場以及導軌幾何精度進行了闡述。

1 機床精度的定義

幾何精度、切削精度以及定位精度共同組成了機床的精度。幾何精度主要是體現如作臺面的平面度、平尺、作臺面平面度等主要機器零件的幾何誤差。定位精度主要表示通過總系統操控，機床的主要的運行的零件可以做到的距離的具體的精度，它與前者共同對切削精度的結果起到至關重要的作用，而且對孔隙加工時產生的誤差有尤為重要的作用。在對前兩者進行合理的檢查的基礎上，要對單項加工精度檢查等進行切削精度的要求[2]。

2 精度檢測裝置

2.1 脈沖編碼器檢測裝置

作為旋轉式脈沖發生器, 脈沖編碼器可以將機械轉角轉化為電脈沖的形式。可以說在數控機床方面廣為應用[3]。它能夠兼顧測量角位移以及光電脈沖的頻率。通常將其劃分為光電式脈沖編碼器以及接觸式和電磁感應式。

其中，光電式脈沖編碼器擁有較高的精度和可靠性，兼顧角度以及速度的檢測，目前應用較廣。它又分為增量式和絕對式兩種。前者主要包括光源、透光狹縫、A/D轉換線路以及碼盤基片等元件構成；后者作為測量元件可以進行直接的編碼，并且利用編碼盤上的圖案進行對誤差的認定。

如果將增量制碼以及絕對制碼同時放于一碼盤，就構成了混合式絕對值編碼器。其中，最外面是密度較高的條紋，中間有二進制的循環碼組成，最里面是發一轉信號的窄縫條，通過這樣的構制合理的操控交流伺服電機的磁場方位。

2.2 其它檢測裝置

主要包括旋轉變壓器、感應同步器以及旋轉變壓器。前者主要通過把機械轉角高效、靈敏地轉換為函數信息，進而起到微電動機的操控的作用；后兩者都是通過電磁式的檢測方式完成感應和變換電壓的工作（4）。

3 精密數控系統整體設計

對于系統結構的制定可以說是整個數控結構中的關鍵步驟，它對于數控體系的功能起到相當重要的作用。當前形勢下，全軟件式CNC是建立在PC基礎上的發展形勢（5）。該方式能充分運用多種高級語言及開發的用具對數控信息的各個模塊進行編制。開放性的PC總線擁有者一致的配套硬件體系，具有可持續發展的特色。我們能夠利用核心計算來對相應的模塊進行處理，同時進行人機接口的研發，采用多對話框的方式達到與實際操作者的聯系。模塊間的聯系運用函數的方法來實現。如此一來。系統就可以在獲得指示后進行零件的仿真處理，然后再與軌跡仿真進行比照。

4 影響數控機床定位精度的因素

4.1 伺服進給系統誤差的影響

4.1.1 反向間隙誤差與絲杠螺距誤差

當今的機床多以伺服電機直接驅動滾珠絲杠的方式對方位實施操控，所以它所引起的傳動誤差就對機床的定位精度產生的極為重要的影響[6]。但是大部分均應用半閉環控制伺服進給系統,那么如摩擦阻尼等因素就隸屬于系統之外。所以，針對相同房型的每個定位點而言，就可以排除間隙誤差的情況而恰當的對絲杠本身制造精度造成的螺距不等做出反應；方向不同時，產生空運轉，這種絲杠與絲杠副之間軸承與軸承座之間產生的空隙即反向間隙誤差。傳動、運動零件在外力附加下會出現某種程度的彈性變形，形成誤差，零件所受外力不均對彈性間隙造成了很大影響，進而是儀器的精度受到了不良影響。

4.1.2 全閉環進給系統結構誤差

嚴格意義上，該系統是不會出現反向間隙誤差以及螺距誤差的情況的。但是在實踐中，這樣的誤差經過轉換，還是會出現的。主要是滾珠絲制作產生的誤差以及加工元件的大小不一引起的損耗造成的。進而導致機床檢測的時間過多而引起誤差加大，造成定位精度收到不良的影響。

4.2 生產現場的影響分析

1）電磁波干擾。數控機床在具體的工作中會接收到周圍的電火花、震蕩電路等產生的電磁波，引起整體系統以及機身的機能障礙；

2）電壓波動的干擾。在數控機床的工作過程中，倘若出現電壓的過高或過低的情況，便能夠出現電源板里的電壓警示，進而出現電壓的暫停供應；

3）大電感的干擾。電感器為了將存儲的磁能排出，就會在切斷電力的情況下產生高頻的脈沖，速度非常快，超出了監控設備的反應，往往對系統的信息造成較大的影響。

4.3 熱誤差對定位精度的影響

有研究顯示，理論上熱誤差對數控機床的影響可以達到40%～70%。但是在實際的工作中，由于給予相應的溫度補償方法，該誤差對于系統的影響海華絲很小的。

4.4 導軌精度對機床精度的影響

在實際的工作中，床身導軌必須要保持刀具操作的直線性精度，保證刀具平穩直線運行，也要確保與之有關的各項操作能維持操作的相對方位的準確度。

5 結論

總之，數控機床的精度的控制往往取決于檢測設備的精度，只有充分明確數控機床的檢測設備的工作機理，了解其特點和功用，才能確保數控機床的加工精度。同時，本文精密數控系統整體進行了設計以及對精度產生影響的四個方面進行了闡述，望能為數控機床的應用提供參考。

[1]劉祖其主編.機床電氣控制與PLC[M].北京：高等教育出版社，2009，3.

[2]張永飛主編.數控機床電氣控制[M].大連：大連理工大學出版社，2006，8.

[3]朱樹紅.數控機床精度分析與研究[J].機械研究與應用，2008，21(1)：34-35.

[4]王愛玲.現代數控原理與數控系統[M].北京：國防工業出版社，2002.

[5]盛伯浩.我國數控機床現狀與發展策略[J].制造技術與機床，2006，12：19-21.

[6]池海寧.數控機床熱變形產生的原因及控制措施[J].機械工程與自動化，2006，4：129-133.