数控镗铣机床的位置精度检测及补偿

苏和

摘要：在对数控镗铣机床的位置精度检测进行研究中，则需要对数控镗铣机床Y轴的正、反向定位精度、重复定位精度等方面进行分析，在建立反向差值补偿数学模型的前提下，可以优化精度补偿策略。在实践研究与分析的过程中，补偿后正、反向定位精度其有大幅度的提升，而且，反向间隙逐渐减小，对数控镗铣机床的位置精度、加工水平提升等方面有积极作用。

关键词：数控镗铣机床；位置；精度检测；补偿

引言：数控镗铣机床的位置误差、姿态误差等，对加工精度以及实际加工操作水平等会产生直接的影响。在进行加工之前，降低数控镗铣机床的加工误差，对保证加工质量有积极作用。结合数控镗铣机床的位置误差特点与规律，则需要建立误差数学模型，并减小机构的原始误差，在对误差进行修正的基础上，实现数控镗铣机床的精度提升，这对保证基本的加工质量方面有积极作用^[1]。数控镗铣机床的定位误差检验与测量分析，其侧重点是从定位参数分析、数据信息处理的角度进行检验与分析，从而实现数控镗铣机床的定位控制效果提升。

1误差检测原理

在对数控镗铣机床位置误差进行测量与分析中，其侧重点是利用RENISHA双频激光干涉仪，对数控镗铣机床沿Y向直线运动过程的位置精度，其Y向正、反向运动的定位精度以及重复定位精度^[2]。在进行测试的过程中，分光镜与线性反射镜组合在一起，另一侧则是在数控镗铣机床工作台面上安装线性反射镜，并随着工作台，沿着Y轴进行直线移动。具体的原理如下：

图1 激光干涉仪线性测量原理

在进行测量的过程中，选取N个测量点，其中，→为正向间断运动， 为反向间断运动。在对运动过程进行研究与分析中，N_S1为开始越程量， N_E1为结束越程量，N_S2为反向开始越程量，N_E2为反向结束越程量。此外，N_i-1、N_i、N_i+1属于正向间断运动量，N_j-1、B_j、B_j+1为反向间断运动量。具体的测量方法如下：

图2 测量方法

正反向开始、结束越程在运动中，正向、反向的间断运行数量为1～N次，有0～N个点进行测量。在进行测量与分析中，正、反向运行3次，每次目标点数为8个点，其间断的运动量为50mm。

2数控镗铣机床的位置精度检测

数控镗铣机床的位置误差检测与分析，其是以并联机构Z轴在半闭环控制下，对误差数据进行测量与分析。具体的测量结果如下：

表1 Y轴断续运动下的检测数据与精度

目标点数	1	2	3
目标位置	0mm	50mm	100mm
第一次正向偏差	2.302	6.813	5.395
第一次反向偏差	0.345	0.321	3.362
第二次正向偏差	1.264	6.387	6.395
第二次反向偏差	2.287	-2.051	0.942
单向定位精度	19.631	单向重复定位精度	10.121
单向定位精度	19.271	单向重复定位精度	7.697
定位精度	23.784	反向偏差	7.138

从目标位置的角度进行分析，第一次正向、反向偏差是激光干涉仪第一次正向、反向移动过程中，其是以位置与目标点实际位置的差值计算为中心。在进行综合分析的过程中，可以对单向定位精度、单向重复定位精度以及反向偏差、定位精度等方面进行综合分析，从而实现误差的有效计算与检验。某一位置单向重复定位精度与标准偏差有直接关系，其属于随机误差，而且，无法进行有效补偿。其标准差越小，后期的补偿效果也越好^[3]。在双向重复定位的过程中，反向差值本身属于系统误差。反向偏差比较大，与驱动系统的反向间隙有直接关系，反向差值均值本身具有规律性、重复性，在利用均值补偿的基础上，消除其误差，从而达到双向重复定位的目的。轴向单、双向定位精度在实际测算与分析中，位置点的单向平均偏差也属于系统误差，单向均差其具有一定的规律性，目标点原理激光器，单向均差呈现减小的变化趋势，在利用负反馈方法的基础上，可以消除或者减小误差，提高定位精度。数控镗铣机床在实现位置误差补偿以及数据信息处理的过程中，其侧重点是从数据信息处理、参数控制的角度，对测量精度、误差补偿等有积极作用。

3数控镗铣机床位置误差补偿策略

本次建立的位置目标点为8个，三次单向偏差值的均值是你喝点在多项式曲线拟合，并可以对Y轴正、反向直线移动下单向片军偏差的差值。其建立的数学模型如下：

在上述公式中，y为目标位置， 为沿Y轴正向做直线移动下的单项平均偏差， 则为Y轴反向做直线移动的单项平均偏差。

对沿Y轴反向差值Bi的均值Bz的曲线拟合进行综合分析中，其是以丝杠补偿以及间隙补偿为中心。在8个目标点之间等距选取一定数目的目标为支点。在进行拟合计算与统计分析的过程中，则需啊哟对单项平均偏差进行计算与分析。将目标点的反向差值的均值为间隙补偿表。在进行计算与分析中，具体的测试结果如下：

表2 沿Y轴运动定位精度与重复定位的精度

	测量值
	补偿后	补偿前
单向定位精度	5.555	19.631
单向定位精度	7.277	19.271
定位精度	7.625	23.784
单向重复定位精度	3.792	10.121
单向重复定位精度	6.952	7.682
反向差值B	2.461	7.138

在对补偿前后的精度进行比较与分析中，从单向定位精度 的角度进行分析，补偿前为19.631 ，在补偿后，其测量值为5.555 ，从单向定位精度 的角度进行分析，补偿前为19.271 ，补偿后的数值为7.277 。从定位精度的角度进行分析，补偿前为23.784 ，补充后的测量数值为7.625 。从单向重复定位精度 的角度进行分析，补偿前的数值为10.121 ，补偿后的数值为3.792 。从单向重复定位精度 的角度进行分析，补偿前为7.682 ，补偿后的数值为6.952 ，反向差值方面，补偿前为7.138 ，补偿后为2.461 。结合上述信息数据，可以发现，在对数控镗铣机床的定位精度补偿进行综合分析的过程中，则需要从定位精度、数值参数等角度进行综合控制，其补偿水平提升。数控镗铣机床定位误差分析，其需要从定位精度、重复定位精度等方面进行调整，结合数控镗铣机床的运行状态，在对定轴定位精度、重复定位精度进行补偿中，其可以通过精度补偿策略，实现测量精度的有效控制。在实现精度控制的过程中，则需要从定位补偿、数据分析的角度进行处理，在实现差值计算与补偿控制的基础上，从而实现数控镗铣机床的定位控制效果提升。在进行数据处理与补偿数据处理的过程中，则是通过多轴运动控制卡的丝杠补偿表以及间隙补偿等方式，实现定位精度以及定位运行控制效果的综合提升。

结论：综上所述，在对数控镗铣机床的位置精度进行检测以及补偿策略等方面进行研究中，补偿后数控镗铣机床Y轴的正、反向定位精度可进一步提升，而且，反向差值可以相对减少，这对进一步实现数控镗铣机床的加工质量提升方面有积极作用。在对数控镗铣机床的位置精度进行研究中，以补偿策略以及差值补偿算法等为基础，在优化补偿机制的前提下，可实现数控镗铣机床的加工水平提升。

参考文献

[1]陈纯,魏碧辉,徐永帅,杨新刚.数控镗铣机床的位置精度检测及补偿[J].机床与液压,2020,48(02):31-34.

[2]果长明.数控镗铣机床故障原因分析与处理[J].南方农机,2018,49(22):54.

[3]王志伟.激光干涉仪在数控机床位置精度检测补偿中的应用[J].机电工程技术,2018,47(03):139-141.