提高经济型数控车床加工精度的方法

赵耀忠

（武汉船舶职业技术学院工程训练中心，湖北武汉 430050）

经济型数控车床位置精度的检验通常采用机械行业标准《简式数控卧式车床 精度》JB／T 8324．1－96 和《简式数控卧式车床技术条件》JB／T 8324．2－96 等。如表1 为标准中摘录的位置精度允差值（部分）。

表1 位置精度允差值

从表1 数据可以看出，经济型数控车床的位置精度标准主要由各数控轴的反向偏差、定位精度、重复定位精度等组成，对于这三项参数的补偿是提高加工精度的必要途径。

对这三项精度的进一步分析可知，前两项精度为设备的系统性误差，后一项精度为偶然性误差，且这三项精度的误差值对零件加工的影响均较大。本文通过对这三项精度可能造成的加工误差，采取不同的措施加以补偿，探讨提高经济型数控车床的零件加工精度的方法。

1 反向偏差的补偿

对于国产经济型数控车床，根据《简式数控卧式车床技术条件》JB／T 8324．2－96 中机床出厂精度检验中9．6 条规定，在间隙补偿前检验机床的反向偏差，其允差值如表2 。

表2 机床允许偏差

其反向偏差的补偿可根据机床本身有无补偿功能分别采取不同的措施。由于价位限制，国产经济型数控车床大多配置国数控或低精度国外数控，且没有反向补偿功能。对这类机床，要根据设备运行的时间及反向间隙的情况，定时调整机床间隙，以保证加工精度。同时还须采用如下办法：

（1）编程法实现单向定位补偿。根据刀具的受力情况，通过编程方式实现与受力方向相反的单向进刀方式，以消除反向间隙及克服刀具的让刀现象。该方法适用于设备使用时间较长，间隙过大且不均匀，机械方式调整比较困难的场合。

（2）编程法实现双向定位补偿。在加工时，有较高精度要求的尺寸控制，如遇到必须采用双向定位加工时，最简单也最常用的办法，就是通过试切法来修正加工尺寸；也可采用编程中的刀具插补功能进行正反向插补，插补进给中遇反向时，给反向间隙值再正式插补，即可提高插补加工的精度，保证零件的公差要求。

对于有补偿功能的经济型数控机床，根据设备投入运行的时间，机床主要部件磨损情况、运动副间隙的情况等，定期对机床各坐标轴进行调整，且对反向偏差进行测定和补偿，补偿办法分为两种：

（1）一般精度的数控机床，其数控系统只有单一的反向间隙补偿值。调整时要兼顾快速定位精度和切削时的插补精度。一般情况下，将快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入。

（2）对于FANUC 0i等数控系统，有用于快速运动（G00）和低速切削进给运动（G01 ）的两种反向间隙补偿可供选用。根据进给方式的不同，数控系统自动选择使用不同的补偿值，完成较高精度的加工。如将G01 切削进给运动测得的反向间隙值A输入参数NO11851（G01 的测试速度可根据常用的切削进给速度及机床特性来决定），将G00 测得的反向间隙值B 输入参数NO11852 。需要注意的是，若要数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码1800 的第四位（RBK）设定为1 ；若RBK设定为0，则不执行分别指定的反向间隙补偿。G02 、G03 、JOG 与 G01 使用相同的补偿值。

2 定位精度的补偿

定位精度是数控机床的一个重要指标，尽管在用户购选时可以尽量挑选精度高误差小的机床，但是随着设备投入使用时间越长，设备磨损越严重，造成机床的定位误差越来越大，这对加工精度有着致命的影响。机床定位精度用误差表示，主要由机床机械误差和控制系统误差两种。

（1）机床的几何精度误差，主要是指机床床身导轨及中拖板导轨几何精度误差。在数控机床的定位精度中其影响不容忽视，要定期进行检查和调整。

（2）机床的机械传动系统误差，也要定期进行调整，以消除机械部分的间隙和反向间隙。对于调整后不能满足加工精度的要求，则可通过编程法或控制系统误差补偿法加以解决。如果因磨损严重或磨损不均匀，仍不能满足加工精度的要求时，则其传动件必须加以更换。

控制系统误差的补偿，主要对螺距误差和反向间隙误差进行补偿，可通过手工输入补偿数据或采用误差修正软件等方式进行补偿。

（1）螺距误差补偿功能的实现方法，分为增量型和绝对型两种补偿方式，补偿时通常采用误差修正软件进行补偿或修改电气参数实现补偿，其补偿的精度与补偿值与检测仪的精度有直接关系。对于机械传动磨损均匀的定位精度调整有效，而对磨损较大且不均匀的机床而言，其调整难度大且效果不明显。

（2）反向间隙的补偿，根据数控机床的特点，采用恰当的方法进行调整。

3 重复定位精度的补偿

机床重复定位精度对加工零件的误差属于偶然性误差，其值虽然较机床定位误差小，但由于重复定位精度会引起控制系统的误差累加，对于单件或较少件生产时影响不大。但批量生产时误差随着产量增加，其误差不确定性增加，会给产品加工质量造成很大的麻烦。为此，可采用以下方法：

（1）尽量用绝对值方式编程，可减少误差累加；

（2）对刀时尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，可减少基准不重合带来的误差累加；

（3）加工过程中，适当插入回零操作指令，可消除机床运动过程中的累加误差，特别是在程序较长以及加工精度要求较高时，适当进行回零操作指令有利于保证加工精度；

（4）根据零件的有效加工尺寸，将机械零位尽量靠近工件，减少回零行程，可减少回零行程带来的误差累加；

（5）有换刀需要时，可将换刀点尽量设置在同一位置；

（6）输入加工尺寸时，采用最大极限尺寸和最小极限尺寸的平均值作为其加工控制尺寸；

（7）调整尺寸时，采用尺寸链法，将相关尺寸统一进行考虑；

（8）拟定最优工艺路线，减少误差累加。

4 结 语

通过对经济型数控机床的反向偏差、定位精度和重复定位精度对零件加工误差的影响的比较分析，我们摸索出了编程法、参数修正输入、机构调整、采用误差修正软件、合理调配工艺流程等误差补偿修正办法，使数控车床位置精度得到了有效控制，减少或消除了反向偏差对机床精度的不利影响，提高了机床的定位精度，降低了重复定位误差，达到了提高经济数控车床加工精度的目的。

1 刘志刚，赵晓燕．数控编程中减少工件加工误差的措施［J ］．模具制造，2009（5）．

2 黄登红，王建平，孙涛．数控机床反向偏差的测定及其补偿［J ］．机床与液压，2009（4）：54 ～55．