FANUC 0i D數(shù)控機(jī)床直線(xiàn)軸的反向間隙的檢測(cè)與補(bǔ)償

摘 要：針對(duì)FANUC 0i D數(shù)控機(jī)床，介紹了使用步距規(guī)測(cè)量反向間隙的步驟和使用參數(shù)補(bǔ)償反向間隙的方法。希望通過(guò)文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：FANUC 0i D；步距規(guī)；反向間隙補(bǔ)償

1 概述

數(shù)控機(jī)床的主要精度指標(biāo)要求包括幾何精度，位置精度和加工精度。其中位置精度主要包括定位精度和重復(fù)定位精度等，它的大小直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度。而數(shù)控機(jī)床位置精度誤差產(chǎn)生的主要原因是滾珠絲杠等機(jī)械結(jié)構(gòu)存在反向間隙。FANUC 0i-D數(shù)控系統(tǒng)可以通過(guò)參數(shù)補(bǔ)償反向間隙，從而提高數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度。

目前我國(guó)檢測(cè)數(shù)控機(jī)床軸線(xiàn)反向間隙經(jīng)常采用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2：1997或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17421.2-2000。經(jīng)常采用的測(cè)量?jī)x器有激光干涉儀和步距規(guī)。有些用戶(hù)認(rèn)為步距規(guī)太老舊了，激光干涉儀的精度更高，其實(shí)這是很大的誤解。舉例來(lái)說(shuō)，直到今天，世界上最高檔的數(shù)控裝備當(dāng)屬高檔三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，如南京齒輪廠(chǎng)在2011年購(gòu)買(mǎi)的一臺(tái)德國(guó)萊茲公司生產(chǎn)的規(guī)格為3m的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，德國(guó)人就是用規(guī)格1m的步距規(guī)分段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和校準(zhǔn)的。[1]文章介紹利用步距規(guī)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床反向間隙測(cè)量的步驟和方法。

2 反向間隙的測(cè)量步驟

采用步距規(guī)和激光干涉儀檢測(cè)反向間隙的步驟基本一致，即在所檢測(cè)的軸線(xiàn)行程中記錄三個(gè)以上基準(zhǔn)位置的讀數(shù)，每個(gè)位置多次測(cè)量取平均數(shù)，并將各個(gè)位置處的平均數(shù)的最大值作為反向間隙測(cè)量值。具體測(cè)量步驟如下：（1）清零1851，1852號(hào)參數(shù)后重啟數(shù)控系統(tǒng)。（2）數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)。（3）將步距規(guī)放置到工作臺(tái)上找正。以測(cè)量X軸反向間隙為例，找正的目的就是使步距規(guī)軸線(xiàn)與X軸軸線(xiàn)平行。放置步距規(guī)之前要將步距規(guī)和工作臺(tái)擦拭干凈后再放置，另外杠桿百分表表?xiàng)U不宜伸出過(guò)長(zhǎng)。（4）編制數(shù)控程序按照?qǐng)D1標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)循環(huán)路徑移動(dòng)。

圖1 是GB17421.2-2000給出的標(biāo)注檢驗(yàn)循環(huán)路徑。圖中的步距規(guī)有8個(gè)基準(zhǔn)位置，一共進(jìn)行了五組數(shù)據(jù)的測(cè)試，每組數(shù)據(jù)包括正反兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)采集，也就是說(shuō)在每一個(gè)基準(zhǔn)位置有正反兩個(gè)方向需要記錄數(shù)據(jù)，共五組數(shù)據(jù)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17421.2-2000對(duì)數(shù)據(jù)處理即可得到該直線(xiàn)軸的反向間隙數(shù)據(jù)。

操作中要注意區(qū)分運(yùn)動(dòng)起始位置和基準(zhǔn)位置?；鶞?zhǔn)位置應(yīng)為待檢測(cè)軸線(xiàn)移動(dòng)一定距離后的位置，即從運(yùn)動(dòng)起始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)一定距離后才接觸基準(zhǔn)位置，不能將起始位置作為基準(zhǔn)位置進(jìn)行測(cè)量，否則會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。FANUC 0i D數(shù)控系統(tǒng)區(qū)分切削進(jìn)給G01與快速進(jìn)給G00時(shí)的反向間隙補(bǔ)償，在編制數(shù)控程序時(shí)需要分別使用G01和G00指令編制兩個(gè)檢測(cè)程序。

3 FANUC 0i-D數(shù)控機(jī)床反向間隙參數(shù)補(bǔ)償

根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，反向間隙的測(cè)量值隨著切削運(yùn)動(dòng)速度的不同有所變化。一般情況下，采用G01的測(cè)量值比G00的測(cè)量值大。FANUC 0i D數(shù)控系統(tǒng)可以針對(duì)G01，G00分別進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償。

FANUC 0i-D的1800號(hào)參數(shù)的第四位#4 RBK：是否進(jìn)行切削/快速移動(dòng)反向間隙補(bǔ)償[3]。該位需要設(shè)置為1來(lái)表示區(qū)分切削/快速進(jìn)給反向間隙補(bǔ)償。

1851號(hào)參數(shù)：反向間隙補(bǔ)償量[3]，單位為μm，輸入數(shù)據(jù)時(shí)要注意單位轉(zhuǎn)換，并且需要注意軸號(hào)與所檢測(cè)的軸對(duì)應(yīng)。另外，一般數(shù)控機(jī)床廠(chǎng)家會(huì)對(duì)1851等重要系統(tǒng)參數(shù)加密，為了能對(duì)這類(lèi)參數(shù)編輯，操作人員需要獲得相應(yīng)權(quán)限使這些參數(shù)處于可編輯的狀態(tài)。

1852號(hào)參數(shù)：每個(gè)軸的快速移動(dòng)時(shí)的反向間隙補(bǔ)償量[3]。

數(shù)控機(jī)床Y軸的反向間隙補(bǔ)償可參照上面X軸反向間隙補(bǔ)償步驟進(jìn)行。Z軸的反向間隙補(bǔ)償需要將步距規(guī)豎直放置到工作臺(tái)上進(jìn)行，具體步驟和X軸檢測(cè)步驟類(lèi)似。

4 結(jié)束語(yǔ)

激光干涉儀容易受到檢測(cè)環(huán)境溫度變化、振動(dòng)等諸多因素影響，測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性不好。對(duì)于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床用戶(hù)來(lái)說(shuō)，熟練地使用步距規(guī)、建立起完善的機(jī)床檢測(cè)制度是提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本的有效方法。我國(guó)高精度步距規(guī)已經(jīng)達(dá)到世界級(jí)水平，桂林安一量具有限公司已能生產(chǎn)具有世界級(jí)水平的高精度步距規(guī)[1]。隨著使用年限的增加數(shù)控機(jī)床不可避免會(huì)產(chǎn)生磨損，同時(shí)反向間隙也會(huì)越來(lái)越大。定期進(jìn)行反向間隙檢測(cè)，使用高精度步距規(guī)并選擇參數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行反向間隙的補(bǔ)償，可以在保持?jǐn)?shù)控機(jī)床精度的前提下延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]用步距規(guī)檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床定位精度[J].機(jī)械工程師，2012（5）：5-6.

[2]GB/T 17421.2-2000，340-350.機(jī)床檢驗(yàn)通則[S].2000.

[3]FANUC Series 0i-MODEL D 參數(shù)說(shuō)明書(shū)[Z].1998：115-116.

作者簡(jiǎn)介：張勇（1976-），男，漢族，天津市人，工學(xué)碩士，講師，主要研究方向：數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修。