隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，由于數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性，數(shù)控機(jī)床的普及率逐年提高。數(shù)控技術(shù)特別適用于加工精度高、幾何形狀復(fù)雜、尺寸多樣、修改頻繁的中小型機(jī)械零件的生產(chǎn)。就我國(guó)制造業(yè)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床更適合我國(guó)企業(yè)和相關(guān)行業(yè)，因此目前此類機(jī)床的占有率較高。但這些數(shù)控機(jī)床大多屬于開(kāi)環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，這兩種控制方式都無(wú)法像帶直線位移檢測(cè)和反饋裝置的全閉環(huán)伺服系統(tǒng)那樣有效地補(bǔ)償機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)部分。這樣反向間隙的存在會(huì)影響機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，反映到工件上會(huì)造成加工誤差。因此，解決機(jī)械間隙引起的加工誤差是保證加工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

第一，反向間隙對(duì)變速器的不利影響

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械間隙誤差是指機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)锥说綀?zhí)行機(jī)構(gòu)之間的機(jī)械間隙引起的綜合誤差。誤差來(lái)源于鍵連接引起的電機(jī)軸與齒輪軸之間的間隙、齒輪副間隙、鍵連接引起的齒輪與絲杠之間的間隙、聯(lián)軸器中鍵連接引起的間隙、絲杠螺母間隙等。機(jī)床側(cè)隙誤差是指由于機(jī)床傳動(dòng)鏈中的機(jī)械側(cè)隙，機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)由正向運(yùn)動(dòng)變?yōu)榉聪蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)量與理論值(編程值)之間的誤差，最終體現(xiàn)為疊加在工件上的加工精度誤差。

例如，在G01切削運(yùn)動(dòng)中，反向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度；如果偏差過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致“圓不夠圓，方不夠方”的情況；但在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響了機(jī)床的定位精度，降低了鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔的位置精度。如果這種反向間隙值很小，對(duì)加工精度影響很小，則不需要采取措施；數(shù)值大了，系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯下降，尤其是曲線加工，會(huì)影響尺寸公差和曲線的一致性。此時(shí)，必須測(cè)量并補(bǔ)償反向間隙。同時(shí)，隨著設(shè)備投入運(yùn)行的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，反向偏差會(huì)隨著磨損引起的運(yùn)動(dòng)副間隙的逐漸增大而增大，因此需要定期對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)償。

二、變速器反向間隙的測(cè)量

為了減小傳動(dòng)側(cè)隙對(duì)機(jī)床精度的影響，可以采用調(diào)整和預(yù)緊來(lái)減小側(cè)隙，但機(jī)械傳動(dòng)側(cè)隙不能完全消除。為了更好地消除誤差，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)提供了一種傳動(dòng)側(cè)隙的軟補(bǔ)償方法，以盡量減小傳動(dòng)側(cè)隙對(duì)零件加工精度的影響，即通過(guò)測(cè)量得到傳動(dòng)側(cè)隙值，并將該值存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)中。此后，每當(dāng)數(shù)控機(jī)床反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)控制伺服電機(jī)走一定的距離，該距離等于輸入系統(tǒng)的傳動(dòng)側(cè)隙值，從而近似補(bǔ)償傳動(dòng)側(cè)隙誤差。

1.人工測(cè)量

以測(cè)量機(jī)床Z方向反向傳動(dòng)間隙為例:

(1)手動(dòng)操作機(jī)床向Z軸正方向移動(dòng)一段距離。

(2)將帶杠桿千分表的儀表架安裝在機(jī)床導(dǎo)軌上，表頭指向滑板側(cè)，儀表的刻度盤設(shè)置為零(即以此點(diǎn)為基準(zhǔn))。

(3)使用點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給模式或手輪模式操作機(jī)床向Z軸方向移動(dòng)一定距離(即與之前相同的方向)。

(4)然后在Z軸負(fù)方向移動(dòng)相同的距離。

(5)觀察停止位置和參考位置之間的差異。有兩種情況:一是指針不變，倒檔間隙為正。用點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給或手輪操作機(jī)床向Z軸負(fù)方向移動(dòng)，記錄移動(dòng)距離，直到百分表指示值發(fā)生變化。此時(shí)反向間隙為車床移動(dòng)距離與百分表指示值之差；二、百分表指針變化時(shí)，倒檔間隙為負(fù)，倒檔間隙為百分表指示值。

(6)X方向傳動(dòng)反向間隙值的測(cè)量與Z方向傳動(dòng)相同。

(7)為避免單次測(cè)量的偶然誤差，在行程中點(diǎn)和兩端附近的三個(gè)位置進(jìn)行多次測(cè)量(一般為7次)，求各位置的平均值，取所得平均值的最大值作為反向間隙測(cè)量值。需要注意的是，測(cè)量前必須移動(dòng)一定距離，否則無(wú)法得到正確的反向偏差值。

2.編程測(cè)量

如果用編程的方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程會(huì)更加方便和精確。

例如，在SINUMERIK 802C機(jī)床上測(cè)量Z軸反向間隙，可以先將百分表安裝在機(jī)床導(dǎo)軌上，然后運(yùn)行以下程序進(jìn)行測(cè)量:

N10 G91 G01 Z50 F0.5;工作臺(tái)右移

　　N20 Z-50; 工作臺(tái)左移

　　N30 G04 F5; 暫停以便觀察

三。預(yù)防措施

第一，測(cè)量時(shí)必須移動(dòng)一定距離，否則無(wú)法得到正確的反向偏差值。

二、測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)軸反向間隙時(shí)，量具通常采用百分表或百分表。如果條件允許，可以使用雙頻激光干涉儀進(jìn)行測(cè)量。使用百分表或百分表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要注意表座和表?xiàng)U不能伸出過(guò)高或過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闇y(cè)量時(shí)如果懸臂較長(zhǎng)，表座就容易被迫移動(dòng)，導(dǎo)致計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，補(bǔ)償值不準(zhǔn)。

第三，工作臺(tái)的運(yùn)行速度不同，測(cè)得的結(jié)果也會(huì)不同。一般情況下，低速時(shí)的測(cè)量值大于高速時(shí)的測(cè)量值，尤其是機(jī)床軸載荷和運(yùn)動(dòng)阻力較大時(shí)。低速移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度低，不容易出現(xiàn)超調(diào)和超程(相對(duì)“反向間隙”)，所以測(cè)量值大；高速時(shí)，由于工作臺(tái)速度高，容易出現(xiàn)超調(diào)和超程，測(cè)量值過(guò)小。因此，我們應(yīng)該盡可能低地測(cè)量。

四。數(shù)控系統(tǒng)中補(bǔ)償值的輸入

根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和應(yīng)用要求，通用數(shù)控系統(tǒng)具有通用的補(bǔ)償功能，如刀點(diǎn)位置偏差補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償、機(jī)械反向間隙參數(shù)補(bǔ)償?shù)茸詣?dòng)補(bǔ)償功能。其中，機(jī)械反向間隙參數(shù)補(bǔ)償法是開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)中常用的方法之一。這種方法的原理是通過(guò)測(cè)量機(jī)床的齒隙誤差值，利用機(jī)床控制系統(tǒng)中設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)，自動(dòng)補(bǔ)償齒隙誤差。因此，只要輸入有限數(shù)量的間隙值，就可以補(bǔ)償所有加工過(guò)程中的間隙誤差。該方法簡(jiǎn)單易行，不影響加工程序的編制。

1.SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)

在機(jī)床數(shù)據(jù)32450 ($ ma-backlash)中輸入系統(tǒng)傳動(dòng)間隙的軟件補(bǔ)償值。

2.Fanuc數(shù)控系統(tǒng)

只需輸入?yún)?shù)1851(BACKIASH)中X、Z方向的間隙補(bǔ)償值(單位為0.001mm)。

對(duì)于更復(fù)雜的傳動(dòng)間隙軟件補(bǔ)償操作，請(qǐng)參考具體的機(jī)器說(shuō)明。

結(jié)論

機(jī)床出廠前，廠家已經(jīng)測(cè)量了進(jìn)給系統(tǒng)的間隙值，并進(jìn)行了補(bǔ)償。但機(jī)床使用時(shí)間長(zhǎng)了，由于磨損等原因，補(bǔ)償量不合適，必然會(huì)影響工件的加工精度。因此，有必要對(duì)機(jī)床反向間隙進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)償，這對(duì)提高工件的加工精度具有重要意義。當(dāng)機(jī)床某軸被指令改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，數(shù)控裝置會(huì)自動(dòng)讀取該軸的反向間隙值，對(duì)坐標(biāo)位移的指令值進(jìn)行補(bǔ)償修正，使機(jī)床準(zhǔn)確定位在指令位置，消除或減少反向偏差對(duì)機(jī)床精度的不利影響。