l 数控机床随着使用时间的增加，丝杆会出现磨损等情况，其间隙会不断增大，导致机床加工误差增大。本文详细分析数控铣床的丝杆间隙在不同加工情况下对加工精度的影响，并提出几种解决方法，以降低这种影响，提高零件的加工精度。
一、前言
新的数控铣床的滚珠丝杆间隙一般是在0.01mm以下，其对加工的精度影响较小。但随着使用时间的增加，特别是不合理的使用(如加工过程中由于编程或加工参数设置不合理，使机床丝杆受力过大或发生碰撞)都会使丝杆间隙不断增大，对加工精度的影响也就越来越大。因此有必要对其进行分析研究，寻求一种合理的解决办法。
二、不考虑切削加工受力的情况
在不考虑切削加工受力的情况下，数控铣床丝杆间隙对加工精度的影响主要
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
现在当反方向移动坐标轴时，机床丝杆反向间隙会消耗部分交流伺服电机脉冲，导致刀具实际运动尺寸不到位，其主要表现在工件个别外形尺寸偏小。
如图1所示，阴影部分的外形ABCD为编程的路线，粗实线是机床的实际加工路线。当刀具由A点运动到B点时，因为机床丝杆没有发生反向移动，所以加工路径与编程路径是一致的。当运动到C点时，机床某一丝杆发生了反向移动，导致下一条刀路运动的长度不够，尺寸发生了变化。当运动到D点时，机床某一丝杆发生了反向移动，但因为这时候刀具已经运动到了工件外面，所以对加工尺寸没有影响。最终结果是无论顺铣还是逆铣，工件的实际加工尺寸与实际的编程尺寸在某一个轴上都会相差一个反向间隙d。
因为丝杆间隙的存在，所以为了消除反向间隙，一般的数控机床系统都设有反向间隙脉冲补偿功能。例如：广州数控的GSK983M数控铣床系统，在参数115、116和117位置分别可设置X、Y和Z轴的反向间隙脉冲补偿参数。当设置了反向间隙脉冲补偿参数后，机床坐标轴发生反向移动时，会多移动一个补偿距离。所以在不考虑切削加工受力的情况下，当反向间隙脉冲补偿参数设置恰当时，可以完全消除数控机床丝杆反向间隙。
三、考虑切削加工受力的情况
现实中，数控铣床在加工过程中是肯定会受到力的作用的，所以机床间隙对加工的影响远比没有受力的情况要复杂，那么只凭数控系统里面的反向间隙脉冲补偿参数对机床丝杆进行补偿是不够的，必须进行分析研究，找出更合理的解决办法。
现在的数控铣床主要的铣削方式有顺铣和逆铣两种，如图2所示。
顺铣时，工件受到刀具的作用力为F，其垂直方向的分力Fv使刀具与工件产生远离的运动趋势。逆铣时，工件受到刀具的作用力为F，其垂直方向的分力F使刀具与工件产生拉近的运动趋势。这种由于受力的不同所产生的运动趋势会在机床丝杆存在间隙的情况下，使加工尺寸误差变得更大。
(1)当数控铣床丝杆间隙在数控系统得到正确的补偿时，其铣削时对加工尺寸的影响分析如图3所示。
顺铣AB边时，因为刀具对工件的作用力与丝杆对工件的作用力相反，所以使刀具紧贴工件运动，丝杆间隙对加工不产生影响。铣削BC、CD和DA边时，因为刀具对工件的作用力与丝杆对工件的作用力相同，所以丝杆间隙对加工产生影响，刀具向外偏移一个丝杆间隙的距离d。
逆铣铣削AB边时，因为刀具对工件的作用力与丝杆对工件的作用力相同，所以丝杆间隙对加工产生影响，刀具向内偏移一个丝杆间隙的距离d。铣削BC、CD和DA边时，因为刀具对工件的作用力与丝杆对工件的作用力相反，所以使刀具紧贴工件运动，丝杆间隙对加工不产生影响。
(2)当数控机床丝杆间隙在数控系统反向间隙脉冲补偿参数里没有得到正确的补偿时(即机床原来补偿是正确的，但长时间使用后，间隙增大了，数控系统参数没有进行及时的补偿)，其铣削时对加工尺寸的影响是在图3所示的基础上，使DA边的影响变得更加复杂。
四、实验分析
1.实验条件
机床：CY-VMC850;系统：广州数控GSK983M系统;刀具：钨钢刀直径12mm;工具：千分尺、杠杆百分表;毛坯：64mm×64mm(材料：45#钢);加工参数：S=3000r/min，Ap=3mm，F=400mm/min。
2.实验情况
实验一：取消机床间隙脉冲补偿参数，试验对加工精度的影响，步骤如下。
(1)打开数控铣床参数保护开关，在数控系统里面将参数115和116修改为0，也就是说取消了数控铣床X、Y轴的反向间隙脉冲补偿参数。
(2)重新启动数控机床，用杠杆百分表测量机床反向间隙(实测X轴反向间隙为0.019mm，Y轴反向间隙为0.023mm)。
(3)分别用顺铣和逆铣重复走刀方式加工图4所示工件，填写表1。
实验二：机床间隙脉冲补偿参数准确补偿时，试验对加工精度的影响，步骤如下。
(1)打开数控铣床参数保护开关，在数控系统里面将
115参数修改为19，将116参数修改为23。也就是说对数控铣床X、Y轴的反向间隙进行了准确补偿。
(2)重新启动数控机床。
(3)分别用顺铣和逆铣重复走刀方式加工图4所示工件，填写表2。
3.实验小结
顺铣：第一次走刀时(也就是粗加工)，Y轴的尺寸比X轴的尺寸大，符合图3顺铣的理论。但是各轴偏移的尺寸比丝杆反向间隙d大很多，说明实际加工时机床的振动和刀具的刚性等因素对加工影响大。经过第二、三次走刀后，降低了受力对加工的影响，符合图1的理论。实验一由于取消了机床系统反向间隙脉冲补偿参数，所以最终尺寸不符合图4的公差要求，但可在编程时修改刀具半径的数值进行补偿。实验二由于反向间隙脉冲参数补偿准确，所以加工尺寸直接达到图4的公差要求。
逆铣：第一次走刀时(也就是粗加工)，X轴的尺寸比Y轴的尺寸大，符合图3逆铣的理论。同样逆铣时，由于振动和刀具的刚性等因素的影响，所于造成工件严重过切，也造成第二、三次走刀无效果。
五、结论
当不考虑机床的切削力时，由机床反向间隙所产生的加工误差可完全通过调整数控系统反间隙脉冲补偿参数进行补偿。
当考虑机床的切削力时，由机床反向间隙所产生的加工误差会加大(粗加工特别明显)，而且只通过调整反向间隙脉冲补偿参数是没办法进行全面地补偿。可以用下面办法进行操作，减小加工误差。
方法一：一切问题都是由于机床丝杆存在间隙产生的，所以能够将丝杆的间隙直接调整在0.01mm以下，是最好的解决办法。但当丝杆磨损严重时，是很难做到这一点的。而且其调整比较复杂，一般的编程操作人员是没办法做到的。
方法二：检测机床各坐标轴的反向间隙，然后在数控系统中输入相对应的反向间隙脉冲补偿参数数值。再在精加工时，通过重复走刀的方式减少切削力的影响(重复走刀时最好用顺铣，用逆铣时有可能会造成过切)，则可减小加工误差，提高零件的加工精度。
方法三：首先用重复走刀的方式进行半精加工，其次测量各轴实际加工尺寸与理论尺寸之差，并取其中间数值的一半来修改刀具半径补偿数值。最后用重复走刀的方式对工件进行精加工(要注意前后重复走刀的一致性，如前面用顺铣，则后面也要用顺铣)，也可减小加工误差，提高零件的加工精度。
浙公网安备 33021202002483