主轴刚性攻螺纹调试与位置精度补偿

主轴刚性攻螺纹调试与位置精度补偿 数控机床调试与维修 附录10:主轴/刚性攻螺纹调试与位置精度补偿 实训项目4.4 目录 相关知识与技能 1(主轴定向 1(1使用外部接近开关(1转信号) 1(1(1接近开关与主轴放大器间的连接 1(1(2 相关参数设置 1(1(3对应的PMC处理程序 1(2 使用位置编码器时 1(2(1 整体连接 (2(2相关参数 1 1(2(3 PMC处理程序 1(3 使用主轴电动机的内置传感器 1(3(1 连接 1(3(2 相关参数 1(3(3 主轴和电动机间传动比不是1:1时 1(3(4 PMC处理程序 2(主轴定位 2(1 系统配置与连接 2(2 相关参数设置 2(3 PMC控制信号 (4 PMC处理程序 2 3(刚性攻螺纹调试 3(1 系统配置 3(1(1 使用α编码器时 3(1(2 使用αs编码器时 3(1(3 使用Mzi、Bzi或Czi传感器时 3(1(4 使用分离型Mzi、Bzi、Czi传感器时 3(1(5 使用外部一转信号时 3(1(6 主轴电动机与主轴间有中间轴时 3(2 刚性攻螺纹配置的主轴电动机和传感器 3(2(1 电动机内置传感器 3(2(2主轴传感器 3(3 刚性攻螺纹相关控制信号 3(4 刚性攻螺纹PMC控制程序 3(5 与刚性攻螺纹相关的其他参数设置 3(6 刚性攻螺纹的诊断号 3(7 利用伺服优化软件调试刚性攻螺纹 3(8 刚性攻螺纹报警信息 思考题 实训项目4.5 目录 相关知识与技能 附录10:主轴/刚性攻丝调试 178 数控机床调试与维修 1( 数控机床位置精度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 与级别 1.1 国家标准GB 10931—89 间隙 1.2反向偏差/ 2. 用百分 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 或千分表测量反向偏差 2.1百分表或千分表结构 2.2测量方法 2.3具体操作 2.4 反向偏差的补偿 3. 螺距误差补偿 3.1.1螺距误差补偿原理 3.2.2 螺距误差补偿方法 4. 用激光干涉仪补偿位置精度 4.1 ML10激光干涉仪 4.2 位置误差补偿操作 4.3 激光干涉仪的其他功能 5. QC10球杆仪 5.1 QC10的组成及工作原理 5.2主要功能 5.3 QC10的操作 思考题 实训项目4.4 主轴/刚性攻螺纹调试 实训学时:4学时。 实训目的:通过学习与训练，学生应掌握加工中心或具有固定循环尤其是刚性攻 螺纹功能的机床主轴调试方法、过程。 实训内容: (1)主轴配置与连接。 (2)相关参数设置。 (3)功能调试——PMC编程。 (4)功能验证与调整。 实训设备: (1)配置FANUC 0iC/Mate C数控系统的机床/调试台。 (2)计算机。 (3)FLADDER ?编程软件。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 179 数控机床调试与维修 实训要点: (1)主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹的配置特点。 (2)主轴定向功能的参数调整。 (3)主轴定向功能调试——PMC编程实现。 (4)主轴定位与主轴定向的区别。 (5)主轴定位参数调整与PMC编程调试。 (6)刚性攻螺纹与主轴定向、主轴定位之间的关系。 (7)刚性攻螺纹参数调整及功能调试——PMC编程。 实训具体要求: (1)规范实训，按操作规程操作机床。 (2)机床工作时，严禁用手或导体触碰各通电电器，确保人身和设备安全。 (3)调试过程中，未进行切削功能验证之前，主轴只装刀套(不装刀)。 (4)熟练掌握主轴功能及其操作。 (5)主轴操作与编程应用，尤其是固定循环或刚性攻螺纹。 (6)掌握加工中心的基本操作。 (7)掌握手动换刀与自动换刀操作。 组织形式: 教师:演示与指导，组织学生训练、演示、讨论与评估。 学生:根据设备数量，可在课内分组定时训练，也可预约训练，采取组长负责制，负责指导、提问与考核各组员。 相关知识与技能: 该项目包括主轴定向和主轴定位、刚性攻螺纹三部分内容，其他调试内容参见“实训项目4.2”中有关内容。由于XK400型铣床配置的是模拟主轴，无此功能，下面以FANUC 0i系统尤其是0iC/0i Mate C为例进行介绍与训练。 主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹三者对主轴的要求既有联系，又有不同的要求和特点。其中主轴定向要求较低，相当于一点定位，可由PMC实现功能;主轴定位主要应用于车床主轴定位/主轴分度，要求任意角度定位，且由NC实现功能，相当于C轴。刚性攻螺纹主要用于机床的固定循环加工中，其要求最高，必须使 附录10:主轴/刚性攻丝调试 180 数控机床调试与维修 主轴旋转与进给轴的进给保持同步，既要实行速度控制，也要实行位置控制，最终目标是提高刚性攻螺纹的精度。 1(主轴定向 主轴定向是主轴位置的简单控制，有以下三种位置控制信号。 (1)外部接近开关和电动机速度传感器。 (2)主轴位置编码器(编码器与主轴直连或1:1连接)。 (3)电动机或内装主轴的内置传感器(MZi、BZi、CZi)，主轴和电动机间的传动比为1:1。 1(1使用外部接近开关(1转信号) 接近开关分为NPN型和PNP型，与不同放大器的连接也不同。FANUC 0iC能用αi/βi/α系列放大器，接近开关与不同放大器间的连接如图附10-1,图附10-6所示。 1(1(1接近开关与主轴放大器间的连接 (1)与αi/βi系列放大器间的连接 1)PNP型接近开关的连接，如图附10-1所示。 接近开关屏蔽线 图附10-1 PNP型接近开关与αi/βi系列放大器间的连接 2)NPN型接近开关的连接，如图附10-2所示。 接近开关屏蔽线 图附10-2 NPN型接近开关与αi/βi系列放大器间的连接 3)NPN双线型接近开关的连接，如图附10-3所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 181 数控机床调试与维修 接近开关屏蔽线(两线) 图附10-3 NPN双线型接近开关与αi/βi系列放大器间的连接 (2)与α系列放大器间的连接 1)PNP型接近开关的连接，如图附10-4所示。 接近开关屏蔽线 图附10-4 PNP型接近开关与α系列放大器间的连接 2)NPN型接近开关的连接，如图附10-5所示。 接近开关屏蔽线 图附10-5 NPN型接近开关与α系列放大器间的连接 3)NPN双线型接近开关的连接，如图附10-6所示。 接近开关屏蔽线 图附10-6 NPN双线型接近开关与α系列放大器间的连接 附录10:主轴/刚性攻丝调试 182 数控机床调试与维修 (3)整体连接关系 内置传感器( 或的主 轴电机 主轴 接近开关 齿轮或同步皮带 图附10-7 接近开关与主轴间的整体连接 1(1(2 相关参数设置 (1)使用外部开关时的参数设置 1)使用αi/βi系列放大器时参数PRM#4004.3的设置 表附10-1 使用αi/βi系列放大器时参数PRM#4004.3的设置 开关线 检测方式 开关类型 SCCOM接法(#13) 设置值 双线 24V(#11端子) 0 NPN 0V(#14端子) 0 动合 PNP 24V(#11端子) 1 突起 NPN 0V(#14端子) 1 动断 PNP 24V(#11端子) 0 三线 NPN 0V(#14端子) 0 动合 PNP 24V(#11端子) 1 凹槽 NPN 0V(#14端子) 1 动断 PNP 24V(#11端子) 0 表中检测方式是指被检测的主轴对象形状及与接近开关的触点类型，如图附10-8所示。 接近开关接近开关 主轴主轴 被探测点为突起被探测点为凹槽 图附10-8接近开关检测点形状 2)当主轴电动机与主轴不是直连或传动比不是1:1时，必须正确设定齿轮 比(参数PRM#4056,4059及PRM#4500,4503的值) 附录10:主轴/刚性攻丝调试 183 数控机床调试与维修 (2)使用αi/βi系列放大器时相关参数设置 相关参数及其含义如表附10-2所示。 表附10-2相关参数及含义 参数号 设定值 含义 PRM#4000.0 0/1 主轴和电动机的旋转方向相同/相 反 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、0、1 使用电动机的传感器作位置反馈 PRM#4004.2 1 使用外部一转信号 PRM#4004.3 按表4-38设置 外部开关信号类型 PRM#4010.2、1、0 0、0、1 设定电动机传感器类型 PRM#4011.2、1、0 初始化自动设定 电动机传感器齿数 PRM#4015.0 1 定向有效 PRM#4056,4059 根据具体配置设定 电动机和主轴的齿轮比 PRM#4171,4174 按具体配置设置 电动机和主轴的齿轮比 1(1(3对应的PMC处理程序 当利用外部接近开关进行主轴定向时，必须用到定向指令信号(ORCMA——G70.6)和主轴速度零信号(SSTA——F045.1，主轴停止检测，主轴速度小于参数PRM#4024的设定值时为1)，同时必须指定一条辅助功能指令M代码(一般用M19)。当处理M指令时，必须用到BCD码译码或二进制译码指令。FANUC 0iC用二进制译码指令进行M指令的译码，相应的梯形图处理程序如图附10-9所示。 附10-9利用外部接近开关进行主轴定向的PMC处理程序 图 图中二进制译码指令中的“0001”项为“格式指定”项，指定代码数据的大小，可指定为“0001(1字节二进制数)”、“0002(2字节二进制数)”、“0004(4字节二进制数)”;“F0010”为代码数据地址(即被译码数据的存储地址);“0019”项为译码指定数，指定要译码的8个连续数字的第1位;“R0011”项为译码结果地址，指定一个输出译码结果的地址(1个字节空间)，故M19的输出为R0011.0。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 184 数控机床调试与维修 1(2使用位置编码器时 1(2(1整体连接 内置传感器(或的主轴电机 主轴 位置编码器 齿轮或同步皮带 直联或以1:1传动连接 图附10-10 使用位置编码器时的主轴定向连接 1(2(2相关参数 表附10-3 使用位置编码器进行主轴定向时的相关参数 参数号 设定值 含义 PRM#4000.0 0/1 主轴和电动机的旋转方向相同/相反 PRM#4001.4 0/1 主轴和编码器的旋转方相同/相反 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、1、0 使用主轴位置编码器作位置反馈 PRM#4003.7、6、5、4 0、0、0、0 主轴的齿数 PRM#4010.2、1、0 取决于电动机 设定电动机传感器类型 PRM#4011.2、1、0 初始化自动设置 电动机传感器齿数 PRM#4015.0 1 定向有效 PRM#4056,4059 按具体配置 电动机和主轴的齿轮比 1(2(3 PMC处理程序 这部分的PMC处理程序参照图附10-9。 1(3 使用主轴电动机的内置传感器 1(3(1 连接 内置传感器(或的主轴电机 主轴 直联或以1:1传动 图附10-11 使用主轴电动机内置传感器进行主轴定向的连接 1(3(2相关参数 表附10-4 使用主轴电动机内置传感器进行主轴定向的相关参数 附录10:主轴/刚性攻丝调试 185 数控机床调试与维修 参数号 设定值 含义 PRM#4000.0 0 主轴和电动机的旋转方向相同 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、0、1 使用主轴位置编码器作位置反馈 PRM#4003.7、6、5、4 0、0、0、0 主轴的齿数 PRM#4010.2、1、0 0、0、1 设定电动机传感器类型 PRM#4011.2、1、0 初始化自动设置 电动机传感器齿数 PRM#4015.0 1 定向有效 PRM#4056,4059 100或1000 电动机和主轴的齿轮比 1(3(3 主轴和电动机间传动比不是1:1时 (1)参数PRM#4171,4174的设定 当主轴和电动机不是直连或传动比不是1:1时，存在高低挡位，若采用外部一转信号进行定向，必须正确设置参数PRM#4171,4174。该参数分为两挡，由离合器/齿轮信号(串行主轴CTH1A—G70.3)选择，如表附10-5所示。除设定这些参数外，还必须设定检测倍乘比(DMR)功能，以便进行换算。 表附10-5 主轴与电动机间非1:1传动时参数设置 参数 含义 CTH1A PRM#4171 任意齿轮比时的主轴侧齿数——分母(高挡) 0 PRM#4172 任意齿轮比时的位置检测器侧齿数——分子(高挡) 0 PRM#4173 任意齿轮比时的主轴侧齿数——分母(低挡) 1 PRM#4174 任意齿轮比时的位置检测器侧齿数——分子(低挡) 1 数据范围:0,32 767。 标准设定:0。 当电动机转动P次时，主轴相应转动Q次(P、Q为无公约数的最小整数)，此时，设定如下。 ?CTH1A=0时，PRM#4171=P;PRM#4172=Q。 ?CTH1A=1时，PRM#4173=P;PRM#4174=Q。 若这些参数设为0时，被当作分别设为1处理。 电动机传感器(Mi或MZi)的反馈信号乘以齿轮比作为主轴位置反馈信号，并进行DMR换算才符合实际的1转信号要求。 (2)参数PRM#4056,4059的设定 表附10-6 主轴与电动机间非1:1时的参数PRM#4056,4059 参数 含义 CTH1A、CTH2A(G70.2) PRM#4056 齿轮比(高挡) 0、0 附录10:主轴/刚性攻丝调试 186 数控机床调试与维修 PRM#4057 齿轮比(中高挡) 0、1 PRM#4058 齿轮比(中低挡) 1、0 PRM#4059 齿轮比(低挡) 1、1 数据单位:(相对于主轴一次旋转的电动机转速)?100，若参数PRM#4006.1(GRUNIT)=1时，为(电动机转速)?1000。 数据范围:0,32767。 标准设定:100。 例:若主轴旋转1转，而电动机相应旋转2.5转时，参数设为“250”，具体是哪个参数由CTH1A和CTH2A的状态(对应齿轮的挡位状态)决定。 若此参数设置不正确，定向时可能出现不停止的现象。 1(3(4 PMC处理程序 参见图附10-9所示程序。 2(主轴定位 主轴定位由NC实现，主要应用于车床或主轴分度。主要通过主轴电动机的MZi传感器或与主轴连接的位置编码器实现，模拟主轴必须配置外部位置编码器才能实现此功能。主轴定位与Cs轮廓控制功能相比，其定位分辨率低，只有0.088?，且不能与其他轴同时进行插补。检测器为电动机内置增量式编码器或外部位置编码器，安装简单。使用时，一般先定位，然后再由机械夹紧。 2(1系统配置与连接 系统配置分为串行/伺服主轴和模拟主轴两种情况。当使用串行主轴时，可选择电动机内置MZi传感器或外置位置编码器;模拟主轴只能使用外置编码器。对于FANUC 0iC系统，串行主轴目前一般选用αi/βi系列放大器及配套电动机。具体连接如图附10-12,图附10-14所示。 (1)串行主轴 1)串行主轴选用电动机内置MZi传感器 附录10:主轴/刚性攻丝调试 187 数控机床调试与维修 主轴电机 内置传感 器 主轴电机驱动模块 主轴 直联或以1:1传动 图附10-12 内置MZi传感器的主轴电动机连接 2)串行主轴选用外置传感器(1024脉冲) 主轴电机 内置传 感器 主轴伺服模块 主轴 位置编码器 齿轮或同步皮带 直联或以1:1传动连接 图附10-13 选用外置编码器的主轴电动机连接 (2)模拟主轴 主轴电机变频器 主板主轴 位置编码器 齿轮或同步皮带 直联或以1:1传动连接 图附10-14 模拟主轴的连接 2(2 相关参数设置 主轴定位的相关参数分为功能参数类、轴名称及显示类、速度及加/减速时间 类、位置检测器类、定位相关参数等5类，如下所述。 (1)功能参数 表附10-7 主轴定位的功能参数 参数号 含义 设定值 说明 附录10:主轴/刚性攻丝调试 188 数控机床调试与维修 PRM#8133.1 主轴定位功能有效 1 PRM#8130 系统控制轴数 3 X，Z，C (2)轴名称及显示参数 附10-8 主轴定位的轴名称及显示参数 表 参数号 含义 设定值 说明 PRM#1005.0 开机后没有返回参考点不报警 1 C轴设定 PRM#1006.0 C轴为旋转轴 1 C轴设定 PRM#1010 NC轴数 3 C轴为NC轴 PRM#1020 轴名称 67 C轴设定 PRM#1022 轴属性 0 C轴设定 PRM#1023 伺服轴轴号 -1 C轴设定 PRM#1260 旋转轴一转移动量 360000 C轴设定 (3)速度及加/减速时间参数 表附10-9 主轴定位的速度及加/减速时间参数 参数号 含义 设定值 说明 PRM#1420 快速移动速度 2000 C轴设定 PRM#1421 F0速度 600 C轴设定 PRM#1425 参考点返回低速 600 C轴为NC轴 PRM#1620 快速移动时间常数 50,200 C轴设定 PRM#1621 快速移动时间常数T2 50,100 C轴设定 PRM#1816 检测倍乘比(4倍) 01110000 C轴设定 PRM#1820 指令倍乘比(1) 2 C轴设定 PRM#1821 参考计数器容量 10000 C轴设定 PRM#1826 到位宽度 20,100 C轴设定 PRM#1828 运动时的允许位置误差 10000 C轴设定 PRM#1829 停止时的允许位置误差 200,500 C轴设定 PRM#1850 栅格偏移量 200,500 C轴设定 PRM#3405.4 倒角编程不使用C 0 (4)位置检测器相关参数(模拟主轴不需设置) 表附10-10 串行主轴定位时的位置检测器相关参数 参数号 含义 设定值 说明 PRM#4002.1 外置编码器 1 当使用编码器定位时 使用电动机内置编码使用电动机MZi内置传感PRM#4002.0 1 器 器 使用电动机内置编码使用电动机MZi内置传感PRM#4010.0 1 器 器 使用电动机MZi内置传感PRM#4015 定向有效 1 器 附录10:主轴/刚性攻丝调试 189 数控机床调试与维修 (5)定位相关参数 表附10-11 主轴定位的相关参数 参数号 含义 设定值 说明 PRM#4960 指定主轴定向的M代码 80 可按实际修改 PRM#4961 取消主轴定位方式的M代码 81 可按实际修改 PRM#4962 指定主轴定位角度M代码 90 可按实际修改 PRM#4963 主轴定位基本角度 45 可按实际修改 PRM#4964 主轴定位M代码数量 8 可按实际修改 当使用C或H地址指定任意角度定位时，不需设置以上参数。其他参数的设置 参照《FANUC 0iC连接说明书(功能)》手册的主轴定位部分内容。 2(3 PMC控制信号 表附10-12 与主轴定位相关的控制信号 地址 信号名 意义 说明 G28.6 SPSTP 主轴定位信号 F38.1 SUCLP 主轴松开 该信号输出时，松开主轴机械抱闸 G28.4 *SUCPF 主轴松开结束 确认主轴松开 该信号输出时，机械上夹紧主轴，F38.0 SCLP 主轴夹紧 抱闸起作用 G28.5 *SCPF 主轴夹紧结束 主轴夹紧确认 F94.3 ZP3 主轴定向结束 假定C轴为第三轴 X1.0 SUCLP_X 松开到位检测 外部确认开关 X1.1 SUCLP_X 夹紧到位检测 外部确认开关 主轴松开夹紧输出Y1.0 SCLP_Y 外部动作 (0:松开;1:夹紧) 2(4 PMC处理程序 PMC处理程序如图附10-15、图附10-16所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 190 数控机床调试与维修 对80到87进行译码 对90到97进行译码 .主轴定位 主轴正转 机械夹紧 主轴松开结束 主轴夹紧结束 图附10-15 主轴定位PMC程序-1 附录10:主轴/刚性攻丝调试 191 数控机床调试与维修 代码结束信号 图附10-16 主轴定位PMC程序-2 程序说明及动作过程: ?程序中的M代码说明。 M80——主轴定位指令。 M81——主轴定位取消指令。 M90,M97——每分别执行一次，主轴在当前位置对应走45?(M90)、90?(M91)、135?(M92)、180?(M93)、225?(M94)、270?(M95)、315?(M96)、360?(M97)。 ?动作过程。 当执行M80时，主轴进入位置控制方式(Spindle Position Control，可通过主轴监视画面显示)，输出机械松开信号，当松开到位信号为“1”时，主轴旋转以等待一转信号，当NC找到一转信号时，主轴停止，定位完成。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 192 数控机床调试与维修 当执行M81指令时，定位方式取消，主轴变为普通的速度控制方式。设参数PRM#4950.0(IOR)为1，复位时，取消主轴定位方式，所以在PMC程序中串入了F0001.1复位信号。 执行C或H指令时，由于分辨率不高(360/4096=0.088?)，若执行C0.001指令，虽然会执行，但实际上电动机不会转动，因为其定位精度只能到0.1?左右。 3(刚性攻螺纹调试 刚性攻螺纹时，主轴旋转一转所对应的钻孔轴进给量等于一个螺距。 F„„„„„„„„„ (附10-1) P,S 式中:P为螺距，mm;F为攻螺纹轴进给速度，mm/min;S为主轴速度，r/min。 普通的攻螺纹循环G74/G84(铣床)、G84/G88(车床)，其主轴旋转和Z轴进给是分别控制的，主轴和进给轴的加/减速控制也是独立处理的，所以其不能严格地满足以上要求。尤其是攻螺纹到孔底时，主轴和进给轴会减速停止，之后又加速反向旋转，更难满足以上条件。一般情况下，攻螺纹通过刀套内的柔性弹簧补偿进给轴的进给，改善攻螺纹精度。刚性攻螺纹循环时，主轴和攻螺纹进给轴的运动总保持同步，实现直线插补，在孔底加工时的加/减速仍按式(附10-1)条件，提高攻螺纹精度。 可指定M指令执行刚性攻螺纹，也可通过参数指定由G74/G84(铣床)或G84/G88(车床)指令执行。 当用M指令指定时，一般指定为“M29 S——”格式，可在G74/G84或G84/G88之前指定，也可在同一程序段中指定。 G84X_Y_Z_R_P_F_K_——标准攻螺纹循环指令。 G74X_Y_Z_R_P_F_K_——反螺纹攻螺纹循环指令。 3(1 系统配置 刚性攻螺纹建立在串行/伺服主轴配置的基础上，因为检测精度不同，所选用的检测传感器亦不相同，可以有以下几种配置实现刚性攻螺纹。 1)使用α编码器。 2)使用αs编码器。 3)使用主轴电动机内置传感器Mzi、Bzi、Czi。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 193 数控机床调试与维修 4)使用分离型Mzi、Bzi或Czi传感器。 5)使用外部一转信号。 6)主轴配置有中间传动轴时，使用α编码器。 3(1(1使用α编码器时 其配置及连接如图附10-10所示。 与此配置相关的设定参数如表附10-13所示。 表附10-13 使用α编码器时的刚性攻螺纹相关参数 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 按配置定 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4001.4 按配置定 主轴传感器的安装方向 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、1、0 在主轴传感器上使用α位置编码器 PRM#4003.7、6、5、4 0、0、0、0 主轴传感器的轮齿设定 PRM#4010.2、1、0 由检测器定 电动机传感器种类设定 PRM#4011.2、1、0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 PRM#4056,4059 按配置定 主轴与电动机间齿轮比 3(1(2 使用αs编码器时 (1)配置与连接 其配置及连接如图附10-17所示。 主轴电机 内置传 感器 主轴伺服模块 主轴 位置 编码器 齿轮或同步皮带 直联或以1:1传动连接 图附10-17 使用αs编码器时的刚性攻螺纹配置与连接 (2)相关参数设置 表附10-14 使用αs编码器时的相关参数设置 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 按配置定 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4001.4 按配置定 主轴传感器的安装方向 PRM#4002.3,2,1,0 0,1,0,0 在主轴传感器上使用α位置编码器 SPRM#4003.7,6,5,4 0,0,0,0 主轴传感器的轮齿设定 PRM#4010.2,1,0 由检测器定 电动机传感器种类设定 附录10:主轴/刚性攻丝调试 194 数控机床调试与维修 PRM#4011.2,1,0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 PRM#4056,4059 按配置定 主轴与电动机间齿轮比 3(1(3 使用Mzi、Bzi或Czi传感器时 18所示。 其连接与配置如图附10- 传感器主轴电机 主轴+内装电机主轴 内置传感器 方式1方式2 主轴电机 内置传感器 主轴 方式3直联或以1:1传动 图附10-18 使用Mzi、Bzi或Czi传感器时的配置与连接 与此配置相关的参数设置如表附10-15所示。 表附10-15 使用Mzi、Bzi或Czi传感器时的参数设置 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 0 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4002.3,2,1,0 0,0,0,1 位置反馈用电动机传感器 PRM#4010.2,1,0 0,0,1 使用Mzi、Bzi、Czi传感器 PRM#4011.2,1,0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 PRM#4056,4059 100或1000 主轴与电动机间齿轮比为1:1 3(1(4使用分离型Mzi、Bzi、Czi传感器时 主轴电机 内置传感器 主轴 传感器 图附10-19 使用分离型Mzi、Bzi、Czi传感器时的刚性攻螺纹配置与连接 相关参数设置如表附10-16所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 195 数控机床调试与维修 表附10-16 使用分离型Mzi、Bzi、Czi传感器时的相关参数设置 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 按配置定 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4001.4 按配置定 主轴传感器的安装方向 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、1、1 使用BZi、CZi传感器 PRM#4003.7、6、5、4 由检测器定 主轴传感器的轮齿设定 PRM#4010.2、1、0 由检测器定 电动机传感器种类设定 PRM#4011.2、1、0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 PRM#4056,4059 按配置定 主轴与电动机间齿轮比 3(1(5 使用外部一转信号时 内置传感器( 或的主 轴电机 主轴 接近开关 齿轮或同步皮带 图附10-20 使用外部一转信号进行刚性攻螺纹的配置与连接 从图附10-20与图附10-7比较可知，两者一样，故这种配置既可用于主轴定 向，亦可用于刚性攻螺纹。相关参数的设置如表附10-17所示。 表附10-17 使用外部一转信号进行刚性攻螺纹的相关参数设置 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 按配置定 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4002.3、2、1、0 0、0、0、1 位置反馈用电动机传感器 PRM#4004.2 1 外部一转信号 PRM#4004.3 由检测器定 外部一转信号类型设定 PRM#4010.2、1、0 由检测器定 电动机传感器种类设定 PRM#4011.2、1、0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 PRM#4056,4059 按配置定 主轴与电动机间齿轮比 PRM#4171,4174 按配置定 电动机传感器与主轴间任意齿轮比 3(1(6主轴电动机与主轴间有中间轴时 附录10:主轴/刚性攻丝调试 196 数控机床调试与维修 主轴电机内置传感器 中间轴 位置编码器 主轴 直联或以1:1传动连接 图附10-21 主轴与主轴电动机及编码器间有中间轴时的连接 相关参数设置表附10-18所示。 表附10-18 有中间轴连接时的刚性攻螺纹参数设置 参数 设定值 内容 PRM#4000.0 按配置定 主轴与电动机的旋转方向 PRM#4001.4 按配置定 主轴传感器的安装方向 PRM#4002.3、2、1、0 按配置定 主轴传感器种类 PRM#4003.7、6、5、4 由检测器定 主轴传感器的轮齿设定 PRM#4010.2、1、0 0、0、0 电动机传感器Mi PRM#4011.2、1、0 由检测器定 电动机传感器轮齿设定 非C轮廓控制时，不检测与位置反馈信号相关SPRM#4007.6 1 的报警 PRM#4016.5 0 Cs轮廓控制时不检测与位置反馈相关的报警 PRM#4056,4059 按配置定 主轴与电动机间齿轮比 PRM#4500,4503 按配置定 主轴传感器与主轴间的任意齿轮比 3(2刚性攻螺纹配置的主轴电动机和传感器 3(2(1 电动机内置传感器 与放大器JYA2连接器相连接，主要有Mi、Mzi、Bzi、内装电动机Czi等传感器可供选用。 αi、βi系列电动机内置传感器分为Mi和Mzi两种。标牌为“A06B-xxxx-B100”的电动机内置传感器为Mi;标牌为“A06B-xxxx-B103”的电动机内置传感器为Mzi。内装主轴电动机有Bzi和Czi两种。相关参数设置如下。 参数 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 PRM#4010 MSTYP2 MSTYP1 MSTYP0 设置电动机内置传感器类型(连接到放大器的JYA2连接器上) MSTYP2 MSTYP1 MSTYP0 电动机内置传感器类型 0 0 0 Mi传感器 附录10:主轴/刚性攻丝调试 197 数控机床调试与维修 0 0 1 Mzi、Bzi、Czi传感器 3(2(2主轴传感器 与放大器的JYA3或JYA4连接器连接，主要有α位置编码器、αs位置编码器、分离式Bzi传感器、分离式Czi传感器等。 其设置参数如下。 参数 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 PRM#4002 SSTYP3 SSTYP2 SSTYP1 SSTYP0 安装在主轴上的分离式传感器类型设置(与放大器JYA3或JYA4连接器连接) SSTYP3 SSTYP2 SSTYP1 SSTYP0 主轴传感器类型 0 0 0 0 无(无位置控制) 0 0 0 1 位置反馈用电动机传感 器 0 0 1 0 α位置编码器 0 0 1 1 分离式Bzi、Czi传感器 0 1 0 0 αs位置编码器 当使用A、B相1024脉冲/转位置编码器时，按α位置编码器的相同设置(0、0、1、0)。 当主轴和电动机、主轴和编码器间有传动比时，必须正确设置参数PRM#4056,4059、PRM#4171,4174，若设置不对，则会出现定向不准确、攻螺纹误差大等现象。 3(3刚性攻螺纹相关控制信号 表附10-19 与刚性攻螺纹相关的PMC信号 信号 地址 意义 RGTAP G61.0 刚性攻螺纹信号 RGSPM、RGSPP F65.0、F65.1 主轴旋转方向(一般不处理) RTAP F76.3 刚性攻螺纹处理中 GR3O、GR2O、GR1O F34.0、1、2 齿轮选择信号 GR2、GR1 G28.0、1 齿轮选择信号 GR21 G29.0(车床) 齿轮选择信号 RGTSP2、RTGSP1 G61.4、5 刚性攻螺纹主轴选择信号 SFRA G70.5 刚性攻螺纹主轴使能 RGTSP1、RGTSP2 G61.4、5 刚性攻螺纹主轴选择信号(车床 用) 3(4 刚性攻螺纹PMC控制程序 刚性攻螺纹PMC控制程序如图附10-22、图附10-23所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 198 数控机床调试与维修 对29进行译码 主轴零速度信号;:主轴正转指令信号;:主轴反转指令信号 延时250以上结束 :主轴报警信号 图附10-22 刚性攻螺纹PMC处理程序-1 附录10:主轴/刚性攻丝调试 199 数控机床调试与维修 指令结束处理 004.3 返回信号 图附10-23 刚性攻螺纹PMC处理程序-2 3(5 与刚性攻螺纹相关的其他参数设置 表附10-20 刚性攻螺纹相关参数设置表 参数号 符号 说明 必设 参考 备注 #5200.0 G84 指定刚性攻螺纹的方法 0 主轴与位置刚性攻螺纹时,是否使用主轴和位#5200.1 VGR 0 编码器间有置编码器间的任意齿轮比 特殊变比时 刚性攻螺纹、刚性攻螺纹取消指令#5200.2 CRG 0 方式 刚性攻螺纹时是否使用齿轮切换#5200.3 SIG 0 功能SIND(G032,G033) #5200.4 DOV 刚性攻螺纹回退时，倍率是否有效 0 刚性攻螺纹时，是否使用高速排屑#5200.5(铣) PCP 0 攻螺纹循环 #5200.6 FHD 刚性攻螺纹时，进给保持和单程序 0 附录10:主轴/刚性攻丝调试 200 数控机床调试与维修 段信号是否有效 多主轴控制时，用于选择刚性攻螺#5200.7(车) SRS 0 纹的主轴选择信号 #5201.0(铣) NIZ 刚性攻螺纹时，是否使用平滑控制 0 刚性攻螺纹时，切削时间常数的选#5201.2(车) TDR 0 择 启动攻螺纹循环时，是否执行主轴#5202.0(铣) ORI 0 准停 在诊断显示中，攻螺纹同步误差DGN452,#5204.0 DGN (最小单位)/主轴与攻螺纹轴的 1 453 误差值(%) #5210 攻螺纹方式的M代码(255以下时) 0 一般用M29 #5211 在刚性攻螺纹返回时的倍率值 0 一般100 #5212 攻螺纹方式的M代码(255以上时) 0 #5213(铣) 在高速排屑攻螺纹时的回退值 0 #5214 刚性攻螺纹同步误差范围设定 ? 0 刚性攻螺纹主轴侧的齿数(1挡,#5221,5224 0 4挡) 刚性攻螺纹位置编码器的齿数(1#5231,5234 0 挡,4挡) 通过观察加刚性攻螺纹主轴的最高转速(1一般#5241,5244 ? /减速仔细挡,4挡) 1000 调试 刚性攻螺纹加/减速时间常数(150,#5261,5264 ? 参考值3000 挡,4挡) 3500 刚性攻螺纹回退加/减速时间常数#5271,5274 参考值3000 (1挡,4挡) 刚性攻螺纹时，主轴和攻螺纹轴的与#4065,#5280 ? 位置环增益(公共参数) 4068值一致 刚性攻螺纹时，主轴和攻螺纹轴的#5281,5284 参考值3000 位置环增益(1挡,4挡) 刚性攻螺纹时，主轴环增益倍乘比#5291,5294 0 (1挡,4挡) 刚性攻螺纹时，攻螺纹轴的到位宽#5300 ? 20 影响精度 度 #5301 刚性攻螺纹时，主轴的到位宽度 ? 20 影响精度 调整时，先 刚性攻螺纹时，攻螺纹轴移动中的参考值设定为最大#5310 ? 允许位置偏差 16000 值，最后再 修改 刚性攻螺纹时，主轴移动中的允许#5311 ? 同上 同上 位置偏差 附录10:主轴/刚性攻丝调试 201 数控机床调试与维修 刚性攻螺纹时，攻螺纹轴在停止时#5312 ? 同上 的允许位置偏差 刚性攻螺纹时，主轴停止时的允许#5313 ? 同上 位置偏差 刚性攻螺纹时，攻螺纹轴运动时的#5314 ? 同上 允许位置偏差 刚性攻螺纹时，主轴的反向间隙(1 挡,4挡) #5321,5324 刚性攻螺纹时，主轴的反向间隙 (车床系统只有PRM#5321) #3707.0 P21 主轴和编码器间的齿轮比 ? ? 依机床定 #3707.1 P22 #4000.0 ROTA1 主轴和主轴电动机间的安装方向 ? ? 依机床定 #4000.2 POSC1 主轴和位置编码器间的方向 ? ? 依机床定 #4002.1 POSC2 位置编码器是否使用 ? 1 #4003.7 PCPL2 PCPL1 依电动机和#4003.6 PCPL0 编码器类型 ? ? 反馈元件定 #4003.5 PCTY #4003.4 PE 使用内装传感器(MZ Sensor)进依电动机和#4006.7 BLTRGD ? ? 行刚性攻螺纹时，使用任意齿轮比 反馈元件定 主轴和电动机间的齿轮比(高)#4056 ? ? 依机床定 CTH1A=0，CTH2A=0 主轴和电动机间的齿轮比(中高)#4057 ? ? 依机床定 CTH1A=0，CTH2A=1 主轴和电动机间的齿轮比(中低)#4058 ? ? 依机床定 CTH1A=1，CTH2A=0 主轴和电动机间的齿轮比(低)#4059 ? ? 依机床定 CTH1A=1，CTH2A=1 伺服控制/同步控制时速度环比例#4044 ◎ ? 增益(高挡)CTH1A=0 伺服控制/同步控制时速度环比例#4045 ◎ ? 增益(低挡)CTH1A=1 伺服控制/同步控制时速度环积分#4052 ◎ ? 增益(高挡)CTH1A=0 伺服控制/同步控制时速度环积分#4053 ◎ ? 增益(低挡)CTH1A=1 伺服控制/同步控制时电动机电压#4085 ◎ ? 的设定 伺服控制/同步控制时电动机电压#4137 ◎ ? 的设定(低速) 附录10:主轴/刚性攻丝调试 202 数控机床调试与维修 刚性攻螺纹时，电动机励磁稳定的#4099 ◎ 0 延迟时间 刚性攻螺纹时，主轴的环路增益与#5280值#4065,4068 ? (各档) 一致 注:表中符号“?”为必须设定;“◎”为自动设定;“?”为自动设定;“?”为按不同条件设定。 3(6 刚性攻螺纹的诊断号 当参数PRM#5204.0设为“1”时，可显示下列诊断信息。 DNG#452:主轴和攻螺纹轴(Z)的瞬时误差(%)。 DNG#453:最大值(保存至下一个循环)。 当参数PRM#5204.0设为“0”时,可观察下列诊断: DNG#450:主轴和攻螺纹轴(Z)的瞬时误差(检测单位)。 调试时，先空走程序(空运行)，观察以上诊断内容。若DNG#452在运行过程 不为“0”，可能是增益设置不相同(主轴和攻螺纹轴PRM#5280,5284，中数值 PRM#4065,4068)，检查并修改其设定值;若DNG#452在加/减速时比较大，可能是时间常数(PRM#5261,5264)设置不合适，增大或减小其设定值。调试结束后，必须使DNG#453的值接近“1”，或使DNG#450的值小于“200”。 3(7利用伺服优化软件调试刚性攻螺纹 FANUC公司的“SERVO GUIDE”软件带有刚性攻螺纹测试程序，利用伺服软件测定Z轴同步误差和主轴启动速度的变化，可以更准确分析和检验刚性攻螺纹过程中同步误差的变化。伺服调整软件的测试操作如下。 (1)将参数PRM#3700.5设为“1”，输出Z轴同步误差。 (2)准备测试程序，程序创建和传送步骤如下。 1)在程序画面中设定条件创建程序，“程序模式”项选“刚性攻螺纹”，其他加工条件一般选用默认值。 2)用鼠标单击画面上“适用”按钮决定程序。 3)在“程序号”栏中输入程序号(选用“SERVO GUIDE”软件生成的程序，若需修改程序或添加代码，可直接在“文本编辑框”中编辑程序文本)。 4)单击[发送子程序]、[发送主程序]按钮。 (3)打开图形窗口，同时按下键盘上的“Ctrl”和“T”按键，选择“XTYT” 附录10:主轴/刚性攻丝调试 203 数控机床调试与维修 方式，再按键盘“F9”键，显示图形通道设定画面，并完成图形通道设置。 (4)按选项，再单击采样按钮，启动生成的程序，得出软件测定的波形。 由测定波形可更准确地分析刚性攻螺纹过程的同步误差，通过伺服调整软件仔细调整加/减速时间常数、增益等相关参数，确认最合理的值，相应参数的修改直接在伺服软件上操作，包括对应齿轮挡位的最大主轴速度、加/减速时间常数、主轴齿轮数、位置编码器齿数等。 3(8刚性攻螺纹报警信息 表附10-21 刚性攻螺纹报警信息表 报警号 显示内容 说明 刚性攻螺纹时，S指令超出给定的范围或没有指 令。S代码的最大值由参数PRM#5241,5242设定，200 非法S代码指令 发生报警时检查该参数的设定值(PRM#5200.0— G84设定不当) 201 无进给速度 程序中未指定Fxxxx值 202 位置LSI溢出 主轴分配的值太大 程序未指定刚性攻螺纹方203 M29或Sxxxx的指令格式错误 式 204 非法轴指令 M29或Sxxxx间指定了轴移动 M29指定后，刚性攻螺纹信号(G61.0)不是“1”。刚性攻螺纹方式DI信号关205 检查梯形图是否正确。使用多主轴控制时，注意闭 轴选信号SW2是否断开 206 不能改变坐标平面 指定了切换坐标平面命令 207 攻螺纹的数据不匹配 攻螺纹距离太长或太短 N轴(攻螺纹轴1,4)停止时的误差超过设定值410 伺服报警:n轴超差 (PRM#5312) N轴(攻螺纹轴1,4)运动时的误差超过设定值411 伺服报警:n轴超差 (PRM#5313或#5314) 轴(攻螺纹轴1,4)的误差计数器值超过N413 伺服报警:n轴LSI溢出 3131，修改位置环参数 ,2至2 主轴移动时位置误差超出设定值(PRM#5310运动740 刚性攻螺纹报警:超差 /PRM#5312停止) 主轴移动时误差超过设定值或同步误差超过设定741 刚性攻螺纹报警:超差 值(PRM#5214) 742 刚性攻螺纹报警:LSI溢出 攻螺纹时主轴侧LSI(集成电路)溢出 实训 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf : 附录10:主轴/刚性攻丝调试 204 数控机床调试与维修 参照附表1格式要求编制实训总结 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 思考题: (1)具有刚性攻螺纹功能的机床是否一定具有主轴定位功能和定向功能,如果需要具有刚性攻螺纹功能的机床具有主轴定位和定向功能，是否需要更改硬件配置,若不需要更改硬件，应做哪些工作, (2)主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹对机床主轴的硬件配置各有何特点,哪几种配置可同时实现三种功能, (3)若某型机床的主轴硬件配置可同时实现主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹功能，在参数设置上应如何配置, (4)若某型机床具有可同时实现主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹的硬件配置，PMC处理程序应如何 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 或综合图4-30、图4-36、图4-37、图4-43、图4-44所示程序, (5)主轴定向、主轴定位、刚性攻螺纹相关参数的设置各自有何特点, (6)刚性攻螺纹调试时主要应注意哪些项目的调整,如何优化与测试, 附录10:主轴/刚性攻丝调试 205 数控机床调试与维修 实训项目4.5 位置精度补偿 实训学时:4学时 实训目的:通过学习与训练，掌握数控机床位置精度的测量与补偿方法、过程 实训内容: (1)数控机床位置精度测量。 (2)测量仪器/设备操作使用。 (3)反向间隙补偿。 (4)丝杠螺距误差补偿。 实训设备: (1)配置FANUC数控系统的数控机床。 (2)计算机。 (3)百分表/千分表。 (4)激光干涉仪及配套软件。 (5)球杆仪及其配套软件。 实训要点: (1)位置精度标准及级别。 (2)精度检测方法与操作、过程。 (3)百分表/千分表的使用及反向间隙补偿。 (4)激光干涉仪工作原理、安装/操作。 (5)螺距误差测量及补偿原理、操作。 (6)螺距误差测量程序准备。 (7)位置精度检验与提高。 (8)机床性能评判。 实训具体要求: (1)规范实训，按操作规程操作机床。 (2)机床工作时，严禁用手或导体触碰各通电电器，确保人身和设备安全。 (3)在安装及校准激光束时，严禁激光束直射或反射到眼睛，以免激光致盲。 (4)熟悉数控机床的基本操作。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 206 数控机床调试与维修 (5)能编制数控加工程序 (6)掌握激光准直操作 (7)掌握手动及自动位置精度补偿操作 组织形式: 教师:演示与指导，组织学生训练、演示、讨论与评估。 学生:根据设备数量，可在课内分组定时训练，也可预约训练，采取组长负责制，负责指导、提问与考核各组员。 相关知识与技能: 1(数控机床位置精度标准与级别 数控机床精度及其等级的检验标准因机床型式不同而有特定规范，既有国家标准，又有相应的行业规范，如GB/T 14660—1993《数控坐标镗床 精度》、GB/T 20957.1—2007《精密加工中心检验条件 第一部分:卧式和带附加值轴头机床几何精度检验(水平Z轴)》、GB/T20957.2—2007《精密加工中心检验条件 第2部分:立式或带垂直主回转轴的万能主轴头机床 几何精度检验(垂直Z轴)》、GB/T 20957.4—2007《精密加工中心检验条件 第4部分:线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验》、GB/T 16462—1996《数控卧式车床精度检验》、JB/T 8329—2008《数控铣床技术条件》、JB/T 8329.1—1999《数控床身铣床 精度检验》等，因此在进行数控机床的检验时，必须根据机床型号及对应的标准规范进行，在检验合格证书上也应注明所采用的标准规范。 数控机床位置精度/公差的检验标准目前通常采用国际标准ISO230—2、ANSI B5.54或国家标准GB 10931—1989《数字控制机床位置精度的评定方法》、GB/T 17421.1—1998《机床检验通则 第1部分:在无负荷或精加工条件下机床的几何精度》、GB/T 17421.2—2000《机床检验通则 第2部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》、GB/T 17421.4—2003《机床检验通则 第4部分:数控机床的圆检验》，尤其是GB/T 17421.2—2000《数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》等。检验标准不同，机床的位置精度也不相同，因此在选购数控机床时，既要考核其精度指标，同时也要注意它所采用的检验标准。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 207 数控机床调试与维修 数控机床的位置精度直接关系到工件的加工质量。数控机床的位置精度通常指各数控轴的反向偏差/间隙和定位精度/重复定位精度，对其测定和补偿是提高加工精度的必要途径。 定位精度/公差/误差:是限制移动部件上的一个点在移动后偏离其应达到的位置的允许偏差。它是指数控机床各移动轴在确定的终点所能达到的实际位置精度。定位精度包括伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，也包括移动部件导轨的几何误差等，直接影响零件加工的精度。 重复定位精度/公差/误差:限制了在同一或相反方向上重复趋近目标时各次偏差不超过的范围。亦指在数控机床上，反复运行同一程序代码所得到的位置精度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然性误差，影响批加工零件质量的一致性，是一项非常重要的精度指标 日本的数控机床精度检验标准是JIS B6336—1980《数控机床试验方法通则》，美国的相关标准是美国机床制造商协会NMTBA 1977 第2版《数控机床精度和重复精度的定义及评定方法》，德国的相关标准为VDI/DGQ 3441.3—1994《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》。我国的国家标准为GB 10931—1989 《数字控制机床位置精度的评定方法》及GB/T 17421.2—2000《机床检验通则 第2部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》，我国的这两个国家标准等同于ISO230标准。 ISO标准基于德国标准VDI/DGQ与美国NMTBA标准，因此ISO标准与VDI及NMTBA标准相近。虽然计算方法及指标有区别，但定位精度和重复定位精度在三种标准中相近。 德国的VDI方法是最复杂的一种，若不仔细分析，则很难明白其中的一些指标。指标“定位精度”不像在ISO标准中只用单一数字表达，而是分成位置不确定性(P)、位置发散度(Ps)、反向误差(U)和位置偏差(Pa)等四个部分。 指标“位置偏差”在VDI中的描述与ISO标准有所不同，在ISO标准中是指目标点与实际点之差，而在VDI标准中指沿轴向各个目标点对应的一系列实际位置点平 附录10:主轴/刚性攻丝调试 208 数控机床调试与维修 均值的最大差额。 VDI轴向重复精度与ISO标准定义相似，它是由目标点对应的最大位置发散度加上反向误差。 日本工业标准JIS远比其他精度标准简单，自然也远不如其他标准准确。JIS B6336仅要求一次往返目标点，定位精度为双向检测目标点与其对应实际点列之间的最大定位偏差，其计算结果给人的感觉是比ISO标准和NMTBA标准都要高，数值比例为1:2。JIS标准的重复精度是指目标点处的最大分散度，通过7次双向测量得出的最大分散度除以2，然后冠以“?”值，即为重复精度。 因此，同样的指标含义虽然相同，但在不同的标准中定义却有区别。除JIS标准之外，其他标准都是对轴上多目标点进行多回合测量的统计结果，主要有以下不同。 (1)目标点的数量; (2)测量回合数; (3)从单向还是双向接近目标点(此点尤为重要); (4)精度指标及其他指标的计算方法。 所以，光看指标量是不能确定机床的实际精度的。某生产商的机床A，其“定位精度”标为 0.004 mm，而另一生产商的同类机床B，其“定位精度”标为0.006 mm。从数值看，自然会认为机床A比机床B的精度要高，然而事实上机床B可能比机床A的精度高，问题在于机床A和B的精度检测标准不同。 目前，已有专门的机床精度检测仪器/系统，其测试软件已基本涵盖了通用的检测标准。英国雷尼绍(Renishaw)公司开发的ML10激光干涉仪，其线性位移测量软件可提供下述标准并依此进行数据分析。 ?BS4656英国机床精度及试验方法标准;BS3800英国机床标准。 ?JISB2330日本国家标准。 ?ISO 230-2国际标准。 ?VDI/DGQ 3441德国工程师学会机床标准;VDI 2617德国工程师学会标准。 ? NMTBA美国机床协会标准;ASME B89.1.12M美国机械工程师学会标准;ASME B5.54美国机械工程师学会标准。 ?GB10931-1989中国国家标准。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 209 数控机床调试与维修 ?E60—099法国标准。 随着数控技术的发展，越来越多的机床配置测头系统，进行工件、刀具尺寸检测及仿形数字化，但这些功能基于机床自身的精度，若机床精度不作定期校准，则失去了基准，这些功能也就失去了意义。 目前，利用激光干涉仪及球杆仪可方便地得到机床的位置精度及精度评价。对于螺距误差的补偿，激光干涉仪更具优越性。 1(1国家标准GB 10931—1989 我国机床精度检验的依据和方法是国家标准GB 10931—1989 《数字控制机床位置精度的评定方法》及GB/T 17421.2—2000《机床检验通则 第2部分 数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》，其具体方法与ISO230一致。 (1)位置精度的评定项目 主要评定三项:轴线的重复定位精度R、轴线的定位精度A(或A)、轴线的u反向偏差B。 (2)检测条件 ?环境条件 1)环境温度在15,25?C(20?C为准)。 2)检验前机床应在检验环境中等温不少于12h。 3)机床占有空间任意点的温度梯度不超过0.5 ?C/h。 ?被测机床 机床调平，功能试验和几何精度检测应达到要求，在制造商规定的使用条件下空运转，各运动部件应作适当运动，使润滑处于正常状态。非检测的运动部件应置于行程中部位置或稳定位置。机床在无负荷条件下进行检测。 (3)术语及含义 1)目标位置 (target position):运动部件预定要达到的位置。下标j表Pj 示目标位置序号(j=1，2，„m)。 2)单向趋近(unidirectional approach):运动部件从相同方向沿轴线或绕轴线向目标位置趋近。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 210 数控机床调试与维修 3)双向趋近(bidirectional approach):运动部件从正、负两个方向沿轴 线或绕轴线向目标位置趋近。 4)实际位置(actual position):运动部件第i次向第j个目标P,或P,ijij 趋近时，实际达到的位置如图附10-24所示。i表示检测序号，i=1，2，„n。 图附10-24 位置偏差 5)位置偏差(deviation of position):实际位置减目标位置X,或X,ijij 之差值 „„„„„„„„„„„„„„„„(附10-2) X,,P,,Pijijj X,,P,,P„„„„„„„„„„„„„„„(附10-3) ijijj 6)单向平均位置偏差(mean unidirectional deviation of a X,或X,jj Pposition):n次单向趋近目标位置时，位置偏差的平均值，如图4-23所j 示。 n1„„„„„„„„„„„„„„(附10-4) X,,X,j,ijn,1in1 „„„„„„„„„„„„„(附10-5) X,,X,j,ijn,1i B7)目标位置的反向偏差(reversal value of a target position):从正、j P负两个方向趋近目标位置时，正向平均位置偏差减负向平均位置偏差之差值，j 如图附10-25所示。 B,X,,X, „„„„„„„„„„„„„(附10-6) jjj S,或S, 8)位置偏差的标准偏差(standard deviation of a positional jj Pdeviation):n次单向趋近目标位置时，由位置偏差计算出来的标准偏差，如j图附10-25所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 211 数控机床调试与维修 2n1 „„„„„„„„(附10-7) S,,(X,,X,),jijjn,1,i1 2n1 „„„„„„„„(附10-8) S,,(X,,X,),jijjn,1,i1 目标位置 值分布值分布 P图附10-25 目标位置各偏差分布 j R,或R,jj9)目标位置的重复定位精度(repeatability of positioning of Pja target position):目标位置标准偏差的6倍。 R,,6S, „„„„„„„„„„„„(附10-9) jj R,,6S, „„„„„„„„„„„„(附10-10) jj 10)双向平均位置偏差(mean bidirectional deviation of a position):Xj 正、负向平均位置偏差的平均值 „„„„„„„(附10-11) X,(X,，X,)/2jjj P11)位置系统偏差(positional systematic deviation):各目标位置双向a 平均位置偏差的最大值减最小值之差值 P,(X,max,X,min )„„„„„(附10-12) jja 12)轴线的重复定位精度R(repeatability of position of an axis):各 目标位置重复定位精度中的最大值 R,和R,jj 13)轴线定位精度A(accuracy of positioning of an axis) 附录10:主轴/刚性攻丝调试 212 数控机床调试与维修 ?单向定位精度 Au 正向趋近各目标位置时: „„(附10-13) A,,(X,，3S,)max,(X,,3S,)minjjujj 负向趋近各目标位置时: „„(附10-14) A,,(X,，3S,)max,(X,,3S,)minjjujj 取中的较大值。 A,和A,uu ?双向定位精度A(bidirectional accuracy of positioning):双向趋近各目标位置时, 、中的最大值减、(X,，3S,)(X,，3S,)(X,,3S,)jjjjjj 中的最小值之差值。 (X,,3S,)jj „„„(附10-15) A,(X，3S)max,(X,3S)minjjjj 14)轴线的反向偏差值B(reversal value of an axis):各目标位置反向差值中的最大绝对值。 B,B „„„„„„„„„„„„(附10-16) jmax (4)检测方法 1)根据机床结构特性规定按单向或双向检测，如未指明，则按双向评定 2)检测范围应在全部工作范围内进行，检测工具应安装在常用工作位置上 3)检测时，机床运动部件应按编制的程序，以快速或按制造厂规定的速度沿轴线或绕轴线运动;在测量位置上应停留足够长时间，以便于观察和记录实际位置 4)目标位置的选择。 Pj每个目标位置应随机选取，为使周期误差得到充分反映，一般应符合下述条件: P,(j,1)t，r „„„„„„„„„(附10-17) j 式中:j—目标位置序号，j=1，2，„m; t—目标位置间距，取整数。丝杠传动时，t不应等于导程的倍数。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 213 数控机床调试与维修 r—任意十进制小数，位数与最小设定单位相当，每个目标位置取不同 值。当j=1时，取r=0。 5)检测。 ?直线运动的检测。 目标位置数量和正、负方向循环次数按表附10-22规定。 表附10-22 直线运动检测目标位置数及正向方向循环数 行程mm 目标位置数:? 正、负方向循环数:? ?1 000 5 1 000,2 000 10 5 常用工作行程2 000 10 2 000,6 000 其余行程每250或500 1 3 大于6000 由制造厂与用户协商确定 循环方式: ? 线性循环 线性循环方式如图附10-26所示。 图附10-26 线性循环 ? 阶梯循环 阶梯循环方式如图附10-27所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 214 数控机床调试与维修 图附10-27 阶梯循环 ?回转运动的检测 检测应在0?、90?、180?、270?等4个主要位置检测。若机床允许任意分度，除4个主要位置外，可任意选择3个位置进行。正、负方向循环检测5次，循环方式与线性运动的方式相同。 (5)轴线定位精度A的允差给定方式 按直线运动和回转运动分为线性允差和角度允差。 1)线性允差:按4种方式给定。 ?在全行程上规定允差。 ?按被测对象长度分段给定允差。 ?用局部公差方式规定允差。 ?既规定局部允差，同时也规定全行程的允差。 2)角度允差:在全部回转范围内规定允差。 1(2反向偏差/间隙 反向偏差亦称为反向间隙或矢动量。由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电机、伺服液压马达等)存在反向死区，各机械运动传动副存在反向间隙，当各坐标轴进行转向移动时会造成反向偏差。反向偏差的存在会影响半闭环伺服系统机床的定位精度和重复定位精度，特别容易出现过象限切削过渡偏差，造成圆度不够或出现刀痕等现象。随着设备运行时间的增加，因运动磨损，各运动副的 附录10:主轴/刚性攻丝调试 215 数控机床调试与维修 间隙亦会逐渐增大，反向偏差还会增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。 反向偏差可用百分表/千分表进行简单测量，也可以用激光干涉仪或球杆仪进行测量。 2(用百分表或千分表测量反向偏差 检测依据是国家标准GB 10931-1989，检测条件、检测方法、给定方式按标准规定执行。用百分表或千分表检测时，操作简单，但工作量大。 2(1百分表或千分表的结构 百分表种类很多，用途不同，表的结构有所区别。按指示/显示形式分，目前常用的有数显表和机械表两大类，如图附10-28、图附10-29所示。 数显示表 机械指示表 杠杆机械表 图附10-28 百分表外形 百分表的测量精度/分辨率为10 μm。 数显表 机械指针式 杠杆机械指针式 图附10-29 千分表外形 千分表的测量精度/分辨率为1 μm。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 216 数控机床调试与维修 2(2测量方法 测量方法必须严格按国家标准执行。但对于小型机床，尤其是行程较短的机床可采用下述简单方法进行，其检测条件及给定方式与国家标准规定一致，只是选取的目标位置点数可按此方法进行。 1)测量条件按GB 10931-1989规定。 2)位置目标点:行程中点及两端点。 3)移动行程(距目标点距离):0.2,1 mm。 4)手脉操作或调用循环程序(手脉操作时，手脉倍率选“?10”挡)。 5)循环方式:阶梯方式5,7次。 6)计算方法及给定方式:按国家标准。 测量时，注意表座和表杆不要伸出过高过长。悬臂较长时，表座容易移动，造成计数不准。 2(3具体操作 (1)手脉进给操作 以,轴行程中点为目标位置的测量操作为例 第1步:将磁性表座吸在主轴上，百分表/千分表伸缩杆顶在工作台上的某个凸起物上(顶紧程度必须在满足正负方向移动所需的测量距离后不会超出表的量程)。 第2步:用手脉(“?10”挡)正向移动X轴约0.1 mm后，记下百分表或千分表的表盘读数(或旋转表盘，使指针与“0”刻度重合)，并清除NC显示器的X轴相对坐标显示值(显示为,)。 第3步:用手脉继续正向移动,轴0.5,1 mm(以NC显示器X轴的相对坐标显示值为基准)，必须保证X轴的移动方向不变(没换向)。 第4步:用手脉反向移动X轴，待NC显示器上X轴的相对坐标显示值为0时停止，记下百分表或千分表的表盘读数。 第5步:将百分表或千分表的表盘读数相对变化值计算出来(填入表附10-23对应项中)，该值即是第1次测量的X轴中点位置负向反向偏差值()。 X,m 附录10:主轴/刚性攻丝调试 217 数控机床调试与维修 第6步:继续用手脉负向移动X轴0.5,1 mm(以NC显示器X轴相对坐标显示值为准)，记录下百分表或千分表表盘读数(注意，移动期间不能换向)。 第7步:用手脉正向移动X轴，直至NC显示器X轴相对坐标显示值为0止，记录下百分表或千分表的读数。 第8步:计算出负向移动向正向移动换向时的反向偏差值(表盘读数的相对变 轴中点位置正向反向偏差()。 化值)，这是第1次测量的XX,m 这样按第1步,第8步的方法循环测量5,7次正向和负向的反向偏差值，然后按国家标准规定计算出X轴行程中点位置的反向偏差。行程两端的测量方法与计算方法相同。 机床其他坐标轴的反向偏差测量方法与X轴的方法一致。 (2)自动运行测量 用手脉进给测量时，繁琐、工作量大，操作手脉时容易误操作而引起不该换向时换向，效率不高。采用编程法自动测量时，可使测量过程变得更便捷、更精确。 1)编制运行程序(以X轴的测量为例编制循环测量程序)。 O100; #1=0; 定义循环变量 WHILE [#1 LE 6]DO 1; 执行循环 G91 G01 X1.0 F6; 工作台右移1 mm X-1.0; 工作台左移，复位至测量目标点 G04 X10; 暂停，记录百分表/千分表表盘读数，以便计算 X,m X-1.0; 工作台左移1 mm G04 X10; 暂停，记录百/千分表盘读数，以便计算 X,m #1= #1+1; 循环计数值 END1; 循环结束 M30; % 2)操作步骤。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 218 数控机床调试与维修 第1步、第2步与手脉进给操作的第1步、第2步一致。 第3步:运行上述程序“O100”(进给倍率置于“100%”挡)。 第4步:在程序运行暂停点记录百分表/千分表表盘读数，并填入表附10-23 对应项。 第5步:计算X轴各测量目标点的、值，最后得到X轴的反向偏差值。 X,X,mm 其他轴的测量只需将宏程序中的X轴改成测量轴，按上述相同操作即可。 表附10-23 反向偏差测量记录表 百分表/正向接近测量点负向接近测量点测量循环次 X,X,千分表打百分表/千分表百分表/千分表mimi点 数 表初值 读数 读数 1 2 n轴3 行程4 端点5 1 6 7 X,X,11n轴行程端点1的正、负向反向偏差值 1 2 3 n轴 行程4 中点 5 6 7 X,X,mmn轴行程中点的正、负向反向偏差值 1 2 n轴3 行程4 端点5 2 6 7 X,X,22n轴行程端点2的正、负向反向偏差值 n轴反向偏差B:各测量点的正、负向反向偏差值的最大值 B 附录10:主轴/刚性攻丝调试 219 数控机床调试与维修 装表位置测量点 0.5至10.5至1 同方向进给约0.5至1轴线初始打表， 进给约0.1 继续沿原反方向进给复位至测量点暂停,记 约0.5至1录表读数 复位至测量点暂停,记 录表读数 图附10-30 反向偏差测量位置点的第1次循环过程 2(4反向偏差的补偿 将所测得的各轴反向偏差值输入给数控系统的补偿参数，当NC系统回零后，各补偿参数值生效。 FANUC 0系统X轴,第4轴的反向偏差补偿参数分别对应为PRM#535,536。FANUC 0i系统的反向偏差补偿分为切削进给补偿和快速进给补偿。切削进给补偿参数为PRM#1851;快速进给补偿参数为PRM#1852，且参数PRM#1800.4(RBK)为1时有效。 图附10-31 FANUC 0i系统切削进给与快速进给的反向偏差关系 图10-31中的“A”(按上述测量方法测得的数据)赋给参数PRM#1851;“B” (为快速进给速度下测得的反向偏差值)赋给参数PRM#1852，图中的α=(A-B)/2。 补偿关系如表附10-24所示。 表附10-24 FANUC 0i系统切削进给与快速进给时的反向偏差值补偿 进给变化 切削进给?快速进给?快速进给?切削进给? 移动方向变化 切削进给 快速进给 切削进给 快速进给 同方向 0 0 ?α ?(-α) 反方向 ?A ?B ?B(B+α) ?B(B+α) 表中补偿量的符号(?)与轴移动方向一致。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 220 数控机床调试与维修 进行分类补偿的目的是为了提高加工精度。手动连续进给时视为切削进给;NC上电后第1次返回参考点结束前，不进行切削/快速进给分别补偿;只有当参数PRM#1800.4为1时才分别进行补偿，若其值为0则只进行切削进给补偿。 3(螺距误差补偿 螺距误差是丝杠导程的实际值与理论值的偏差。P?级滚珠丝杠的螺距公差为0.012 mm/300 mm。 采用滚珠丝杠传动时，位置精度的补偿主要有反向偏差补偿和螺距误差补偿。若采用手动测量补偿螺距误差，其工作量大，效率低，出错率高，所以目前一般均采用激光干涉仪进行自动测量与补偿。 位置精度补偿必须建立在机床母机/光机(机械结构)的定位精度或重复定位精度满足要求的基础上。机床母机的基础精度包括导轨副、滚珠丝杠副、联轴节、台面等的精度。 激光干涉仪配上相应的模块与软件，能测量标准规定的各项精度指标，如坐标轴的反向偏差、螺距误差、几何精度、定位精度和重复定位精度等。下面以英国雷尼绍(Renishaw)公司的ML10双频激光干涉仪测量系统为例进行介绍。 3(1螺距误差补偿原理 螺距误差补偿对开环控制系统和半闭环控制系统具有显著的效果，可明显提高系统的定位精度和重复定位精度;对于全闭环控制系统，由于其控制精度较高，进行螺距误差补偿不会取得明显的效果，但也可以进行螺距误差补偿。 由图附10-32可知: „„„„„„„„„„„„„„(附10-18) P,P,，X,ijjij P,P,，X, „„„„„„„„„„„„„„(附10-19) ijjij 图附10-32 位置偏差/误差 P为指定的目标位置，P为目标实际的运动位置。实际正、负向趋近P的平jijj均位置偏差为和。将位置偏差值输入数控系统的螺距误差补偿参数表，X,X,ii 附录10:主轴/刚性攻丝调试 221 数控机床调试与维修 等机床回零后，数控系统在计算时会自动将目标位置的平均位置偏差叠加到插补指令上，抵消误差部分，实现螺距误差的补偿。 3(2 螺距误差的补偿方法 FANUC系统的螺距误差补偿参数如下。 (1)FANUC 0系统 表附10-25 FANUC 0系统螺距误差补偿的相关参数 参数号 符号 说明 #0011.0,1 PML* -4各轴丝杠螺距误差补偿倍率 X #0712,15 X-4各轴螺距误差补偿间隔 #1000,6000 各轴螺距误差补偿参考位置 #1001,6128 各轴螺距误差补偿 (2)FANUC 0i系统 表附10-26 FANUC 0i系统螺距误差补偿的相关参数 参数号 符号 说明 #3620 各轴参考点的螺距误差补偿点号 #3621 各轴负方向最远一端的螺距误差补偿点号 #3621 各轴正方向最远一端的螺距误差补偿点号 #3623 各轴螺距误差补偿倍率 #3624 各轴螺距误差补偿点间距 FANUC数控系统的螺距误差补偿原点取各坐标轴的零点(参考点)，以原点为中心设定螺距误差补偿点，补偿间隔相等，并在补偿间隔的中点执行补偿，每轴能设置多达128个补偿点，如图附10-33所示。 补偿值 +3 +2 +1补偿点数3334303132353637参考点 -1 -2 图附10-33 螺距误差补偿间隔设定及补偿点 图附10-33中的螺距误差补偿量如表附10-27所示，参考点的螺距误差补偿号为33。 表附10-27 图附10-33所示各补偿点的补偿值 附录10:主轴/刚性攻丝调试 222 数控机床调试与维修 补偿点号 30 31 32 33 34 35 36 37 设定补偿值 -2 +3 -1 -1 +1 +2 -1 -3 若补偿间距设为0，则不执行螺距误差补偿。补偿单位为最小移动单位(一般为1 μm)。 补偿倍率:螺距误差的补偿值在0,?7间设定(增量值如表附10-27所示)，当实际值大于7时，应使用补偿倍率。补偿倍率=各点实际测量值(增量值)/7的最小公倍数，因此数控系统实际补偿时，其各点的补偿值为各点补偿设定值乘以补偿倍率，此时的准确度为一个统计指标值，每点的补偿不像各点测量值小于7时的精度高。 最小补偿间距的确定: ?FANUC 0系统的最小间距:最大快速移动速度(快速进给速度)/1875(mm)。 ?FANUC 0i系统的最小间距: 最大快速移动速度(快速进给速度)/3750(mm)。 例: 若最大进给速度为15 000mm/min时，FANUC 0系统的最小补偿间距为8 mm，FANUC 0i系统则为4 mm。 若按上述的最小补偿间距设定，补偿点超过128点时，必须加大补偿间距，其最小补偿间距为轴行程/128(小数点后的数进位)。若机床行程不大，能满足最大补偿点数要求，且局部测量值大于7(增量值)时，可从以下几方面解决。 1) 缩短补偿间距或降低最大进给速度。2)调整机械配合。3)更换精度等级高的丝杠。 下面通过两个例子说明螺距误差补偿的方法。 例1:直线轴的螺距误差补偿 设某型机床X轴的机械行程为-400,800 mm，螺距误差补偿点间隔为50 mm，参考点的补偿号为40，各点测量值及其分布如表附10-28和图附10-34所示。正确设置相关参数，完成补偿设置。 表附10-28 各补偿点补偿值(单位为最小移动单位) 号码 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 补偿值 +2 +1 +1 -2 0 -1 0 -1 +2 +1 0 -1 -1 -2 0 +1 +2 附录10:主轴/刚性攻丝调试 223 数控机床调试与维修 图附10-34 补偿值分布 解: 正方向最远端补偿点的号码为: 参考点的补偿点号码+(机床正方向行程长度/补偿间隔)=40+800/50=56 负方向最远端补偿点的号码为: 参考点的补偿点号码-(机床负方向行程长度/补偿间隔)+1=40-400/50+1=33 0-400-100-35075080050100-50机械坐标补偿点号 563940423341 图附10-35 补偿点位置 图附10-35中的“?”符号为螺距误差补偿生效点，参数设定如表附10-30所示。 表附10-30 参数设定 含义 FANUC 0系统参数 FANUC 0i参数 设定值 参考点的补偿号 PRM#1000 PRM#3620 40 负方向最远一端的补偿点号 PRM#1001,1128对应0,127号 PRM#3621 33 正方向最远一端的补偿点号 PRM#1001,1128对应0,127号 PRM#3622 56 补偿倍率 PRM#11.0,.1均为0时对应1PRM#3623 1 倍 补偿点间隔 PRM#712 PRM#3624 50000 例2:旋转轴的螺距误差补偿 某型机床配置了FANUC 0iC系统，其旋转轴C的每转移动量为360?，误差补偿点的间距为45?，参考点的补偿点号为60，各点测得的补偿量如表附10-31和图附10-36所示。设置正确的补偿参数值。 表附10-31 旋转轴各点补偿量 附录10:主轴/刚性攻丝调试 224 数控机床调试与维修 补偿点号 60 61 62 63 64 65 66 67 68 补偿量设定值 +1 -2 +1 +3 -1 -1 -3 +2 +1 螺距误差补偿值(绝对值) +3 +2补偿点号参考点+165606166676263686459机械坐标(度) 参考点9036045315180270135225-1 -2 -3 图附10-36 C轴各点补偿值分布 解: 负方向最远一端的补偿点号:对于旋转轴，其号通常与参考点的补偿点号相同 正方向最远一端的补偿点号:参考点的补偿点号+(每转移动量/补偿点的间隔)=60+360/45=68。由于旋转轴每转移动量为360?，所以补偿点号68与60号的补偿量相等。 表附10-32 参数设置 含义 FANUC 0i参数 设定值 参考点的补偿号 PRM#3620 60 负方向最远一端的补偿点号 PRM#3621 60 正方向最远一端的补偿点号 PRM#3622 68 补偿倍率 PRM#3623 1 补偿点间隔 PRM#3624 45000 对于旋转轴的螺距误差补偿要求: ?360 000能被补偿点的间隔整除，否则不能进行补偿。 ?一转的补偿值总和必须为0。 4(用激光干涉仪补偿位置精度 手动测量及参数输入的反向偏差与螺距误差补偿，工作量大、繁琐，容易出现计算和操作上的错误。目前，位置精度的补偿一般通过仪器/系统进行自动测量和补偿。目前行业使用最普遍的检定设备是英国雷尼绍(Renishaw)公司的激光干涉仪——ML10(Gold)、改进型(XL-80型)及其配套软件，XL-80型的便携性及操作性更好。下面介绍利用ML10(Gold)对机床进行补偿的方法与操作。 4(1 ML10激光干涉仪 附录10:主轴/刚性攻丝调试 225 数控机床调试与维修 (1)组成与基本原理 ML10激光干涉仪的组成与外形如图附10-37所示，激光干涉仪的基本工作原 理如图附10-38所示。 图附10-37 ML10激光干涉仪的组成、安装与外形 静止分光 镜和反光镜 移动反射镜 静止激 光头 图附10-38 激光干涉仪的工作原理 (2)主要性能与功能 1)主要性能 ?检测精度: 在0,40?环境条件下可达?1.1PPM(ML10 Gold可达?0.7PPM)。 ?测量范围: 线性测长40 m(80 m可选)。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 226 数控机床调试与维修 ?测量速度: 60 m/min。 ?分辨率高: 0.001 μm。 2)主要功能 具有自动线性误差补偿功能，可以很方便地恢复机床精度，主要功能如下。 ?几何精度检测——可检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等 ?位置精度的检测及其自动补偿——可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等 ?线性误差自动补偿——通过RS-232接口传输数据，效率高，避免了手工计算和手动数据键入而引起的操作误差;可最大限度地选用被测轴上的补偿点数，使机床达到最佳精度。 ?可供选择的补偿软件——Fanuc系列、Siemens 800系列、UNM、Mazak、Mitsubishi、Cincinnati Acramatic、Heidenhain、Bosch、Allen-Bradley等。 ?数控转台分度精度的检测及其自动补偿——ML10激光干涉仪加上RX10转台基准能进行回转轴的自动测量，可对任意角度，以任意角度间隔进行全自动测量。 ?双轴定位精度的检测及其自动补偿——可同步测量大型龙门移动式数控机床，由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度，通过RS-232接口，自动对两轴线性误差分别进行补偿。 ?数控机床动态性能检测——利用RENISHAW动态特性测量与评估软件，可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析(FFT)、滚珠丝杠的动态特性分析、伺服驱动系统的响应特性分析、导轨的动态特性(低速爬行)分析等。 4(2 位置误差补偿操作 ML10激光干涉仪系统可自动测量和补偿机床各运动轴的反向间隙及螺距误差。所配置的自动测量和补偿软件可选择机床所配置的系统品牌和型号，可选型号基本上涵盖了目前行业使用的品牌和型号。 轴为例，说明激光干涉仪对反向偏差及螺距以测某型数控机床的直线轴——X 误差补偿的操作步骤。 (1)准备工作 附录10:主轴/刚性攻丝调试 227 数控机床调试与维修 先将激光干涉仪及其补偿单元、温度/湿度传感器、计算机、机床系统串口与计算机串口等连接好，暂不安装光路—反射镜及分光镜等。启动计算机、机床系统及激光干涉仪、补偿单元等。选择与机床数控系统品牌一致的自动采集与自动补偿软件。若只配置了自动采集软件，则不能进行自动补偿，必须通过手动将自动采集与计算出的数据输入给数控系统的补偿参数，因此下面分两种情况介绍。图附10-39是未带自动补偿功能的数据采集与分析软件。找到其安装目录/Renishaw Laser10，进入目录后，或在“开始”菜单中找到“Renishaw Laser10”图标，用鼠标单击该图标会出现下拉菜单，如图附10-39所示。 图附10-39 ML10软件配置 (2)备份机床的补偿数据 在进行测试与自动补偿之前，先备份好机床原来的补偿数据，以便在完成测量和自动补偿后，进行补偿前后的对比分析。若是新机床，不需操作这一步。 带自动补偿功能的软件可以完成机床补偿数据的备份，不带自动补偿功能的软件必须通过其他数据传输软件备份机床的补偿数据，如可用“WINPCIN”等软件备份机床参数。备份文件的类型为“OMP”格式。 在备份前，必须使计算机的串口通信参数与机床系统的串口通信参数设置保持一致。计算机串口参数的设置如图附10-40所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 228 数控机床调试与维修 图附10-40 设置计算机与机床系统的串口通信参数(图中箭头表示操作顺序) (3)清除机床补偿参数值 补偿前，必须清除机床数控系统各轴反向间隙和螺距误差原补偿参数值，避免在测量各目标点位置误差值时，原补偿值仍起作用。 1)逐点清零反向间隙和螺距误差补偿参数。 2)使补偿轴的补偿功能失效。 3)补偿倍率设为零。 4)清除机床坐标偏置及G54设置值。 完成上述操作后，系统断电重启，并进行参考点返回操作，确保绝对坐标与机床机械坐标相同。 (4)目标点定义 目标点定义界面如图附10-41所示。 图附10-41 测量轴目标点定义界面(图中箭头表示操作顺序，后续图类同) 附录10:主轴/刚性攻丝调试 229 数控机床调试与维修 当被测量轴的首尾目标点不能与机床行程软、硬限位点重合时，应考虑?0.1mm的越程值。理论上要求误差补偿原点与参考点重合，因此参考点必须位于补偿长度首尾之间。实际上，考虑了越程值后，目标点并不一定要求在参考点上。 (5)根据所选测量轴，建立满足测量要求的激光光路 激光光路如图附10-38所示。线性测量镜组如图附10-42所示，用一个分光镜和线性反射镜组合后，便成为一个线性干涉镜。 图附10-42 线性测量镜组及其组合 安装与调整光路时，必须保证反射光与入射光重合。调整时，借助光靶，调节激光干涉仪的三角架高度和角度，然后再调节云台的水平和俯仰角度，保证其光路重合。可通过软件“窗口”?“光强”项检查其反射光的强度，使其强度满足测量要求，如图附10-43所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 230 数控机床调试与维修 (a)光路调节示意图 (b) 反射光强度条 图附10-43 光路调节及反射光强度检查图 (6)生成测量程序 利用测量软件自动生成系统能执行的NC程序文件，操作如图附10-44所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 231 数控机床调试与维修 图附10-44 测量程序生成操作步骤 1)程序号或程序名。 2)轴名: 指定被测量的轴名。 3)运行次数:按国家标准规定为5次。运行次数越多，其补偿精度就越高。 4)选择方向: 采用双向。双向是指机床运动部件以正反两个方向分别运动 到每一个目标位置，以便统计反向间隙误差。 5)暂停周期: ?2 s。暂停周期指机床运动部件由某一目标位置移动到下一 目标位置前的暂停时间。一般最小停止周期设为机床暂停周期的一半。 6)越程值:?0.1 mm。越程指在测量长度的首尾目标位置换向的区域。 7)进给量:由机床结构确定。进给量指机床运动部件由某一目标位置向下一 个目标位置行动时的进给速率。 8)数据采集方式/零件程序类型:采用线性方式，还可选摆动法或等阶梯方式。 9)轴方式:选“普通”方式，还有“直径”方式可选。 完成上述设定后，用鼠标单击“确定”，生成所选测量轴的机床运行程序并 自动保存在计算机硬盘上，其文件类型为“RPP”格式。 X轴移动的参考程序如下。 O0023; N0020 G54 G91G01X0.F1000; #1=0; #2=5; #3=0; #4=20; N0070G04X4.; N0080G01X-30.; G04X4.; #3=#3+1; IF[#3NE#4]GOTO80;从第1点负向走到第21点 N0120G04X4.; G01X30.; #3=#3-1; IF[#3 NE 0] GOTO120;从第21点正向走到第1点 附录10:主轴/刚性攻丝调试 232 数控机床调试与维修 G04X4.; #1=#1+1; IF[#1 NE #2] GOTO 70;5次全行程负、正向循环 M30; % (7)将X轴移动程序上传给机床系统 将数控系统设为数据接收状态，并注意上传程序号或程序名不能与系统中已有程序号或程序名相同。无自动补偿功能的软件无此功能，需用“WINPCIN”等传输软件上传。 (8)采集并分析原始数据 采集数据之前，用鼠标单击坐标清零图标“”，软件界面如图附10-45所示。 图附10-45 软件坐标清零显示 再检查反射激光束的强度是否满足测量要求，若出现强度不够或被遮挡，则待反射激光束准直后或无遮挡时再进行测量。采用自动数据采集方式，让机床执行所传的上述程序。执行程序前，应注意将数控系统的进给速率降低，以免撞机。激光测量执行的是GB/T 17421.2—2000标准，采用线性数据采集方式，主要是考虑机床运动时带来的升温比较小。测量结束后将采集数据存入计算机硬盘，其文件类型为“RTL” 文件格式，然后根据测量分析软件查看测量结果。 数据自动采集的操作如图附10-46所示，采集界面如图附10-47所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 233 数控机床调试与维修 图附10-46 数据自动采集操作 图附10-47 数据自动采集显示界面 数据分析操作如图附10-48所示。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 234 数控机床调试与维修 图附10-48 数据分析操作 数据分析结果如图附10-49所示。 图附10-49 误差补偿值表 附录10:主轴/刚性攻丝调试 235 数控机床调试与维修 (9)将误差补偿值传给数控系统并检查补偿结果 计算机中已存储的“RTL”文件包含了各目标点的平均误差值，该值是自动采集软件自动计算出来的(对各次循环中目标点的位置偏差进行平均)，再根据各点的平均误差值自动计算出各目标点的补偿值，如图附10-49左边内容所示。将该误差补偿值存入计算机硬盘，文件类型为“NMP”格式。再将该文件中的补偿值传送给数控系统，再次执行机床运动程序，重新采集各目标点的位置误差数据，并存入计算机中，进行补偿前后的对比分析及补偿效果分析之用。 具有自动补偿功能的软件可利用其数据传输功能将误差补偿值直接传送给数控系统;没有配置自动补偿功能的软件(如Renishaw Laser 10)可利用其计算出的误差补偿值表，手动逐项、逐点输入数控系统对应的补偿参数中。 通过测量分析软件，按照GB/T17421.2—2000标准或国际标准评定机床被补偿轴的位置误差是否在公差范围内。如果满足公差要求，则完成了机床位置误差补偿工作。如果未满足公差要求或需要再提高精度，可以通过增加测量目标点数量和重复位置误差补偿过程的方式满足位置误差的补偿要求。可借助软件“数据分析”中的“分析曲线”功能对各点的定位精度及重复定位精度进行观测与评估，如图附10-50所示。也可通过比较补偿前后的测量结果评估补偿效果。 图附10-50 定位精度与重复定位精度的数据分析曲线 轴的操作进行，方法相同，只是测量轴的 机床其他轴的测量与补偿可参考X 选择(目标测量点的轴名、机床移动程序中的轴名更改为所选轴)与测量光路(符合所选轴的测量要求)的安装必须按所选轴进行更改和修正，其他操作基本相同。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 236 数控机床调试与维修 4(3 激光干涉仪的其他功能 ML10(Gold)激光干涉仪与配套的Renishaw动态特性测量与评估软件配合， TM尤其是与“QuickView”软件配合，可进行数控机床的动态性能检测，操作简单、方便。如机床振动测试与分析(FFT)、滚珠丝杠的动态特性分析、伺服驱动系统的响应特性分析、导轨的动态特性(低速爬行)分析等。 5(QC10球杆仪 5(1 QC10的组成及工作原理 QC10球杆仪是评价机床动态轮廓精度的精密仪器。 QC10球杆仪是Renishaw公司的另一产品，既可与激光干涉仪配合，也可单独使用，用于测量和评估机床的动态性能及故障状态。ML10激光干涉仪着重检测机床的各项精度，而QC10 球杆仪主要用来确定机床失去精度的原因及诊断机床的故障。其外形及安装如图附10-51所示。 图附10-51 QC10球杆仪的安装 QC10可快速(10,15分钟)、方便、经济地检测数控机床两轴联动性能，主要用在三坐标及以上机床的检测上。可通过其测量和评估而取消机床终检时的试切加工(NAS试件切削)。 QC10由高精度位移传感器、2个线圈和1个可移动内杆组成，高精度位移传感器安装在可伸缩的纤维杆内。其工作原理与LVDT(Linear Variable Differential Transformer—线性微分变送器)位移传感器相同。当其长度变化时，内杆移入线圈，感应系数发生变化，检测电路将电感信号转变成分辨率为0.1 μm的位移信号，通过接口发送给PC。其精度经激光干涉仪检测达?0.5 μm(在20?)。当机床按预定程序以球杆仪长度为半径走圆时，QC10传感器检测到机床运动半径方向的变化，QC10分析软件可迅速将机床的直线度、垂直度、重复性、反向间隙、各轴的比例是否匹配及伺服性能等从半径的变化中分离出来。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 237 数控机床调试与维修 5(2主要功能 (1)快速标定机床精度等级 在不同进给速度下，用球杆仪检测机床，对得到的测量结果进行评价，得出机床在各进给速度下的精度等级，指导操作者选择相应的进给速度加工，满足加工精度要求。 (2)快速诊断机床故障，分析故障原因 球杆仪可检测反向偏差、丝杠螺距误差、伺服增益不匹配、垂直度误差、丝杠周期误差等数据。根据球杆仪的测量结果，可以快速找出机床的问题所在。譬如机床发生撞车后，可用球杆仪检测，根据测量结果可知机床精度状况。在ISO标准中已规定了用球杆仪检测机床精度的方法。 (3)及时提示机床的保养与维护 根据球杆仪所测机床精度的变化结果，及时提醒维护人员预防性地维护机床。 (4)缩短新机床开发研制周期 根据球杆仪的检测结果，可得到机床润滑系统、伺服系统、轴承副等的选用对机床精度性能的影响。从而改进机床设计，缩短新机床的研制周期。 (5)缩短机床验收时间 QC10球杆仪与其配套软件“Ballbar 5”配合，可选择ISO230.4、ANSI B5.54、ASME B5(57及我国国家标准检测机床，按所测数据自动进行故障分离，并可按各项误差所占比例(百分比)对它们进行排序。根据排序，可立即知道机床的硬件或控制部件的哪一部分最需要调整或维修。该软件能在数据采集过程中自动实时地显示出被测机床的实际进给量，并对测试参数的错误提出报警，从而使检验人员可对机床进行相应的调整和优化，采取这种措施，可取代NAS试件的切削检测。 5(3 QC10的操作 QC10采用Windows操作界面，简单、明了，易学易懂，其操作具有3种模式，每种模式的详细操作在此不做具体介绍。 (1)简易操作模式——操作者模式 适用于车间级的操作工人，不需要有太多的仪器和电脑操作知识，简单易懂。 (2)高级模式 附录10:主轴/刚性攻丝调试 238 数控机床调试与维修 适用于科研人员，具有丰富的设置功能，采用目前流行的“XML”规范数据格式。高级模式的操作显示界面如图附10-52、图附10-53、图附10-54所示。 图附10-52 球杆仪高级操作模式的测试显示界面 图附10-53 球杆仪高级模式的回顾测试结果显示界面 附录10:主轴/刚性攻丝调试 239 数控机床调试与维修 图附10-53中有4种选项，分别是“百分比”、“数值”、“表”、“测试条件”，根据选项给出分析结果，可以确定机床的动态性能。 图附10-54 球杆仪高级操作模式中的“观看机器历史测试记录”的各选项分析 (3)快速模式 适用于机床种类不确定、需改变测试参数等的质检、维修/护人员。 据经验统计，80,以上的机床在安装时必须通过现场验收与调试后，其性能才能满足技术指标要求。80,以上已投入使用的机床在使用一段时间后，由于加载运行、传动磨损、配合变化等原因，其性能发生了较大变化，甚至不能满足加工要求。因此，新机床通常在使用半年后需再次进行检定，然后可每年检定一次。定期检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等可提高使用中的机床精度，改善零件加工质量，降低废品率，提高机床效能。 总之，采用最新的数控机床标准，依靠先进的检测设备/系统，及时发现数控机床存在的问题，通过补偿与调整，可以防止机床性能的降低、精度的下降、甚至破坏性地使用机床，最大限度地发挥数控机床的使用效能与生产效益。 实训总结: 参照附表1格式要求编制实训总结报告。 附录10:主轴/刚性攻丝调试 240 数控机床调试与维修 思考题: (1)我国国家标准对位置精度的检测是如何定义的,其检测与计算方法如何, (2)数控机床位置误差的补偿主要补偿哪些量,补偿量如何测量与计算, (3)机床的定位精度与重复定位精度反映的是什么指标,两者是否有关系, (4)用一台ML10(Gold)激光干涉仪对实训/验室的数控机床进行检测与补偿，用流程图的方式总结出其操作过程，并打印出其测量数据与补偿数值。 (5)用一台QC10球杆仪测量实训/验室的数控机床，评估其性能。若其性能不能满足加工要求，请按球杆仪给出的方案调整/优化，使其满足精度指标要求。 (6)若实训/验室某型机床配置了FANUC 0iMC系统，如何补偿机床系统的参数(PRM#1851和PRM#1852)值, (7)我国目前采用的机床精度检验/评定标准是哪个,与早期版本有何区别, (8)严格来说，QC10球杆仪是一种位置精度测量与补偿仪还是一种数控机床动态性能的检定设备,为什么,是否必须与激光干涉仪配合使用, (9)说明激光干涉仪的工作原理。 (10)对采购回来或出厂前的新机床应做哪些检定工作,所依据的标准是什么, 附录10:主轴/刚性攻丝调试 241