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螺距补偿和反向间隙的调整

螺距补偿和反向间隙的调整

螺距补偿和反向间隙的调整

昨天在公众号发布了《发那科机床的螺距补偿及其和原点的关系》,热心读者“风里来雨里去”提出了自己的问题。

螺距补偿和反向间隙的调整

由于反向间隙的存在,所以补偿值在正反行程中是有所变化的。那如何来确定每一点的补偿值呢?

螺距补偿和反向间隙是相互联系的,总结一下,一共有以下几种形式。


(1)平行型螺距误差

行型螺距误差说明反向间隙在整个行程中基本一致,如果多次测量比较稳定,可以通过补偿,使得该轴的反向间隙进行消除,如果反向误差较大,应该对丝杠的机械结构进行预紧和校正,使反向误差曲线和正向误差曲线重合,从而消除机床反向间隙。

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(2)喇叭型误差

喇叭型误差是由于导轨或丝杆一头紧一头松导致的,在该轴的误差测量中,由于定位精度不理想,随着该轴的运动距离的增大,其误差变大,形成了喇叭形的定位曲线。这个时候必须进行机械调整,如果不恰当地使用反向间隙补偿,就会形成C型交叉曲线,只有在机械调整之后重新测定误差,才能进行螺距补偿和反向间隙补偿。

螺距补偿和反向间隙的调整


(3)交叉型螺距误差

交叉型螺距误差与补偿 由于导轨副或者丝杠副一头紧或者一头松,而且丝 杠和丝杠副的配合不是很好,所以在机床的重复运动过 程中,机床的重复定位和定位精度得不到实现,经过检 测得到的测量曲线为交叉型。此种情 况可以对丝杠的机械安装结构进行预紧和校正,然后重 新测量,按照得到的参数对机床进行误差补偿。

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(4)鼓型螺距误差

在测量中,正向和反向的曲线不重合,但是两个端点重合的很好,这种情况往往是由于 丝杠太长,而且刚性不足造成的。在两端反向间隙小, 而在中间反向间隙大,这种情况可以通过适当的预紧丝杠来得到改善;或者在加工零件的时候尽量将其放在工 作台中间,以此减小误差。

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(5) 不规则型螺距误差

正向和反向的曲线很不规则,主 要是因为驱动系统刚性太差,丝杠制造精度低所致。这 种情况仅靠反向间隙补偿功能是难以奏效的,而必须对 传动系统进行改进,提高其刚性和精度。如果一定要用 反向间隙补偿,也只能通过计算平均反向值来进行补偿。

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(6)基本重合型螺距误差

正向和反向误差曲线基本重合, 表明机床传动系统刚性和精度都很好,正向运行和反向 运行的运行曲线基本吻合,不需要进行反向间隙补偿。 但是由于机床的定位精度不是很好,所以需要进行螺距 补偿。这时可以按照误差进行尝试性的补偿。

螺距补偿和反向间隙的调整

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上述几种曲线图形是对单轴进行测量后得到情况 的综合。在对轴进行螺距补偿和反向间隙补偿前,应当 先尽可能消除丝杠的轴向窜动,具体做法为:在丝杠顶 端的凹槽中粘住一颗铁珠,用百分表打在丝杠端部的铁珠上面,然后正反向移动坐标轴,检查是否有轴向窜动。 若有窜动,首先松开一端丝杠螺母,紧固另一端丝杠螺母,然后再按丝杠预紧量进行预紧。然而多数情况下是 由于丝杠顶端的轴承损坏导致了机床的轴向窜动

螺距补偿和反向间隙的调整

 


最后,采用一个工作中的实例来说明机床的螺距补偿。该例子采用激光干涉仪测量,如果采用光栅尺+数显表进行测量的道理也是一样的。

编写MDI定位程序,从丝杆的一端开始,每次前进一个单位的距离(参数#3624制定的数值,如50000,也就是各轴螺距误差补偿点的间距为50mm)。这个时候数控机床上显示的就是理想值50.00,但是光栅尺+数显表显示了工作台的真实位置。所以需要暂停几秒以供记录数据。如果数显表显示为50.03,那么就记录下+3就可以了,如果数显表显示49.95,那么就记录为-5。如此一直到丝杆最大行程处,然后再记录反向螺距补偿。

多次操作上述过程,记录下误差数据,取平均值。就得到了该机床的误差数据,如图示意。

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可以绘出误差曲线图,如第6种,基本重合型,正向运行的曲线和反向运行的曲线基本相重合, 此种曲线表明机床传动系统刚性和精度都很好。按照德国机床评定标准(VDI-DGQ3441) 得到的评测结果如下:

 轴线定位精度(P):51.43(μm)

 位置系统偏差(Pa):41.27(μm)

 最大换向误差(U):17.24(μm)

 平均换向误差(U′):8.03(μm) 

从评测结果得知:以上四种结果的数据不能满足数 控机床的精度要求,所以我们必须对机床的反向间隙和 螺距误差进行补偿。

进入螺补菜单中,将上述数据输入螺距补差文件中,就实现了对螺距的补偿,补偿之后,再次测量螺距误差,如下图示。

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按照评定标准:VDI-DG Q3441 得到的评测结果如 下: 

轴线定位精度(P):9.71μm 

重复定位精度最大(Ps):1.27μm 

平均(Ps):0.80μm 

位置系统偏差(Pa):7.29μm 

最大换向误差(U):3.44μm 

平均换向误差(U′):1.13(μm) 

补偿后的评定结果表明,机床的各项精度得到提 高,各项精度指标均符合要求,证明此补偿方法很成功

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【好文分享】

原文链接:螺距补偿和反向间隙的调整

 

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