螺距补偿机理
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人：时间：2015年4月24日内容提纲一、螺距误差产生的原因数控机床大都采用滚珠丝杠作为机械传动部件，电机带动滚珠丝杠，将电机的旋转运动转换为直线运动。如果滚珠丝杠没有螺距误差，则滚珠丝杠转过的角度与对应的直线位移存在线性关系。实际上，制造误差和装配误差始终存在,难以达到理想的螺距精度,存在螺距误差，其反映在直线位移上也存在一定的误差,降低了机床的加工精度。一、螺距误差产生的原因利用数控系统提供的螺距误差补偿功能，可以对螺距误差进行补偿和修正，达到提高加工精度的目的。另外，数控机床经长时间使用后，由于磨损等原因造成精度下降，通过对机床进行周期检定和误差补偿，可在保持精度的前提下延长机床的使用寿命。一、螺距误差产生的原因数控机床的螺距误差产生原因如下：滚珠丝杠副处在进给系统传动链的末级。由于丝杠和螺母存在各种误差，如螺距累积误差、螺纹滚道型面误差、直径尺寸误差等(其中最主要的是丝杠的螺距累积误差造成的机床目标值偏差)；滚珠丝杠的装配过程中，由于采用了双支撑结，使丝杠轴向拉长，造成丝杠螺距误差增加，产生机床目标值偏差；机床装配过程中，由于丝杠轴线与机床导轨平行度的误差引起的机床目标值偏差。螺距误差补偿是将机床实际移动的距离与指令移动的距离之差，通过调整数控系统的参数增减指令值的脉冲数，实现机床实际移动距离与指令值相接近，以提高机床的定位精度。螺距误差补偿只对机床补偿段起作用，在数控系统允许的范围内补偿将起到补偿作用。一、螺距误差产生的原因二、螺距误差补偿原理2.1螺距误差补偿的方法描述对螺距误差进行补偿时，在机床的运行轨道上取若干点，通过激光干涉仪测得机床的实际定位位置，与预期设定的位置进行比较，得出偏移距离，并将其写入补偿文件中。选取的点越多，补偿精度越高。机床在下次运行时，将会把补偿文件的数据也计算在内，从而达到精度要求。二、螺距误差补偿原理二、螺距误差补偿原理二、螺距误差补偿原理数控系统中设置螺距误差补偿需要NCK(numer-iccontrolkernel)的支持，目前可针对某个点把它的补偿值写入NCK补偿文件。机械零件程序运行时自动地读取相应补偿文件中各点的补偿数据，并进行相应的调整，随之产生对应的机械位置变化。二、螺距误差补偿原理2.2硬件方法补偿滚珠丝杠螺距误差的原理过去，在开环数控机床中,经常采用硬件方法对丝杠螺距误差进行补偿，即采用机械方法测出数控机床某一轴滚珠丝杠在全行程上的误差分布曲线，在丝杠的螺距累积误差值达到一个脉冲当量处的位置点安装一个挡块，当机床工作台移动时,安装在机床上的微动开关每与挡块接触一次,就发出一个误差补偿信号，通过控制电路指示步进电机多走或少走一步。二、螺距误差补偿原理这种断续的脉冲补偿方法给数控机床的工作台增加了一些机械构件(如补偿杆、挡块等)和电路(如将微动开关发出的补偿信号传送给数控装置的电路)。另外，这种补偿方法比较适用于采用脉冲增量插补方法、步进电机驱动的开环数控机床，而对于采用数据采样插补方法、直流或交流伺服电机驱动的半闭环数控机床，则不适宜。因此,目前,大多数数控机床补偿滚珠丝杠的螺距误差时均采用软件的方法。二、螺距误差补偿原理2.3软件方法螺距误差补偿原理采用定点的脉冲补偿方法可修正螺距误差，提高定位精度。其原理是在各坐标轴上设定一些坐标点，当机床经这些点时，数控系统根据事先测定的补偿值进行补偿。补偿所需参数如：①各补偿轴起、终点机床坐标（以机床零点为基准）；②补偿间隔或等分段数；③每段补偿间隔对应补偿值。将测出的误差值输入到螺距补偿误差
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中。当工作台移动时，系统根据当前位置和指令位置在螺二、螺距误差补偿原理距补偿误差表中计算出实际的补偿值，对指令位置进行补偿，产生实际输出值控制伺服电机。如图3所示，数控系统以机床零点为基准，在不同的指令位置，按补偿表中的误差值进行补偿。数控系统在每段数据插补过程中均进行误差补偿，以获得最高精度。二、螺距误差补偿原理实现过程和步骤如下:二、螺距误差补偿原理2.4单向螺距误差补偿(EEC)EEC的原理是从起点到终点这个方向，在起点与终点之间等份若干点，如图4所示，刀具在丝杠上的运动轨迹是先从起点运动，依次经过各个等份点，到达终点。EEC补偿只对从起点到终点这个方向生效。二、螺距误差补偿原理当运动到某一个等份点时，根据刀具实际移动的距离与预期的距离的偏差，计算出该点的补偿值。例如，以图4中10这个点为例，预期希望刀具从0点能够运动到10点，其间移动距离为10mm。但是由于丝杠的误差，实际运动的距离是9mm，偏差为10－9=1mm，那么10这个点的补偿值就是1mm;如果其间实际移动距离为11mm，偏差为10－11=－1mm，那么10这个点的补偿值就－1mm。其他各点的螺距误差补偿同理实现。二、螺距误差补偿原理2.5双向螺距误差补偿(CEC)CEC的原理支持两个方向，即从起点到终点方向和从终点返回到起点方向，如图5所示。
规定
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从起点到终点方向为正方向，从终点到起点方向为负方向。刀具在丝杠上的运动轨迹是先从起点运动，依次经过各个等份点，到达终点;二、螺距误差补偿原理然后再从终点按原路返回到起点，逆向依次经过各个等份点，直至起点。CEC补偿在两个方向上生效，分别计算每个方向上当运动到某一个等份点时，根据运动实际移动的距离与预期的距离的偏差计算出该点的补偿值。注意正向与负向的方向性。同一个点在两个方向上补偿不同。以图5中10点为例。当刀具从起点向终点运动即正方向，途中经过10点;假如从0点向10点实际移动了9mm，与预期移动距离10的偏差是10－9=1mm，那么10这个点在正方向上的补偿是1mm。二、螺距误差补偿原理当刀具从终点向起点反向运动，途中反向地经过10点;假如从20点向10点实际移动了9mm，与预期移动距离10的偏差是10－9=1mm，但是由于从终点到起点是反方向，所以10点在反方向上的补偿是－1mm;假如实际移动距离为11mm，与预期移动距离10的偏差是10－11=－1mm，但是由于从终点到起点是反方向，所以10这个点在反方向上的补偿是1mm其他各点正方向和反方向上的补偿依此类推。螺距误差补偿是按轴进行的。针对每一个轴可以设置每个轴的螺距误差补偿。主轴不设置。n=1Xn
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