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静态螺距误差补偿检测方法和应用 　　【摘要】在多轴联动数控机床伺服进给机构定位误差精度影响因素中，有多种误差因素制约机床精度，本文以静态螺距误差补偿理论为依据，研究静态均化补偿的采集与补偿方法，并以SIEMENS840D系统为研究对象进行测试总结，为误差建模、误差测试、误差溯源以及误差控制的全过程提供测试方法与依据，并以此推广应用，从而全面提高机床精度机理研究水平。 【关键词】多轴联动；静态螺距；均化补偿 1、前言 多轴联动数控机床是国民经济的重要基础装备，其精度水平的高低直接影响航空航天、汽车、发电设备等支柱产业的制造能力和工艺水平。目前多轴联动数控机床行业在制造精度方面尚存在的问题，因此开展误差建模、误差测试、误差溯源和误差控制等方面的研究，掌握核心技术，可以为多轴联动数控机床产品精度水平的提升提供有力支撑。目前多轴机床X轴、Y轴、Z轴所采用的主流传动方式仍以伺服电机直连丝杠通过丝母传动。由于加工条件限制，所有的丝杠都存在误差，所以当电机按照系统指令转动足够的圈数之后，反映到移动轴上的位置总会出现误差，而且丝杠精度越差，行程越长，累计误差也就越大。通过静态螺距误差补偿的检测与应用，利用数控系统的补偿功能可以提升多轴联动机床精度和性能。 2、静态螺距误差测量原理[1] 静态螺距误差的测量与补偿一般采用激光干涉仪与补偿软件对机床进给轴的定位误差进行检测与自动补偿，机床定位误差指空间内一点平动或转动后，理想位置和实际位置的偏差。对于给定方向的直线运动轴，只有一个定位误差分量。定位误差可以使用激光干涉仪进行全行程内有限点的测量，使用插值或拟合的方法，在各轴全行程内表示成与位置相关的连续函数，整个过程可以用RENISHAW线性测量法加以检测以及应用。[1] 静态螺距误差的测量是在数控机床的直线轴运动行程内将被测轴（X轴、Y轴、Z轴）等分为若干段，一般设定固定单位长度为一个测量行程，每一坐标位置误差的检定点应在工作行程内均匀分布的不少于10个位置上进行，也可根据机床实际工作坐标系减小步距，在常用位置段适当增加检测点。在双向螺距误差补偿中要多次从正反两个方向趋近目标位置进行采集，以测量出各监测点的平均位置偏差，将该偏差值嵌入数控系统的螺距误差补偿程序中，通过SIEMENS840综合计算自动将平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，那么当该坐标轴运动到目标位置时，求的的偏差值自动嵌入程序使误差部分抵消，实现螺距误差的补偿。目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准ISO230-2或国家标准GB10931-89等。在螺距静态误差补偿需要采集如下几个关键变量：[2] ◇机床轴线的参考点补偿点号； ◇轴线负端最远补偿点号； ◇轴线正端最远补偿点号； ◇轴线的补偿倍率； ◇轴线的补偿点间距； 3、静态螺距误差检测方法 下面以SIEMENS840D系统某被测试机床X轴举例详细介绍补偿操作方法与步骤[2]： a.仪器的架设与激光校正 按照RENISHAW说明安装和接线，并检查每个接线插头是否安装牢固，折射镜需要先固定在磁力表座上，然后再吸附于运动部件金属的平滑部位。在伺服轴对光时，把仪器架设在机床的轴运动方向上，利用反射镜以及对光圆盖把入射光线打直，然后用干涉镜对已调好的光线进行干涉使反射过来的光线和干涉过来的光线重合在一起，最后检查采光率，达标则可以采集，不达标则按上面的方法重新调光直至达标。 b.机床的运行与测量 首先将该机床的X轴螺距误差参数设置为零；然后启动直线坐标轴自动回机械原点程序，使直线坐标轴回机械原点；用相对编程编制一段程序，它包括：起始点含跃层量，终点，进给倍率，跃层量，步距，循环次数（行走段数）以X轴测试程序举例说明： c.计算及补偿程序 直线坐标轴就移动单位定长步距，读取激光干涉仪显示的数据并记录在补偿文档中；重复此步距，直至全行程；然后进行反行程测量，至少将全程测量三次循环得出数据分析图。 d.补偿方法 ◇SIEMENS840D系统首次修改轴参数中的MD38000（最大补偿点数）。这时会出现4400报警，提示内存需要重新分配。 ◇对系统进行NC备份（带补偿数据），推荐up_grade备份。 ◇NCK复位，重新启动后会出现6020报警。（这时最好记下带有光栅尺和绝对编码器的机床轴的坐标值，以防回装不成功，丢失坐标数据。） ◇回装之前操作备份的数据。在成功回装之后，在data manage—〉NC_active datacomponsation data目录下找到各个轴的补偿文件。比如AX1_EEC.INI。将补偿文件拷贝到u盘，打开文件修改补偿值，补偿步距，最小坐标值，最大坐标值。