LNC-M510i螺距误差补偿功能的应用研究

史利娟，陈金英，李兆坤

(北京工业职业技术学院机电系，北京100042)

螺距误差和反向间隙是影响机床定位精度和重复定位精度的两个重要因素。在机床的机械部分具备一定的精度范围条件下，可以通过数控系统提供的反向间隙和螺距误差补偿进行定位精度和重复定位精度的修复。文中就螺距误差补偿进行详细的说明。

定位精度指的是数控系统发出的指令值与机床进给轴系统实际运动值之间的差值。螺距误差补偿就是修正数控系统根据程序计算发出的指令值，从而提高机床的定位精度，在一定范围内通过数控系统补偿机床由于丝杠螺距存在的机械误差。

1 LNC-M510i 系统螺距补偿方法

LNC-M510i 系统螺距补偿采用单向、增量式的螺距误差补偿方法，通过多次、双向检测机床在有效行程范围内多个定位点的定位误差，通过一定的算法计算出定位点的螺距误差补偿值，将其输入到数控系统相应的参数和螺距误差补偿表中去。具体补偿方法为:

(1)确定螺距补偿的开始位置和补偿方向

建立检测机床定位误差的工件坐标系，确定机床进行某轴检测的有效行程，计算出机床零点与之距离最近的检测点之间的距离，确定从机床零点运动到最近点的方向。如:若当机床回到机械零点在工件坐标系中显示的－500，进行检测的有效范围为0 ～400，需要记录两个值:螺距开始补偿的位置距离机床零点距离为100、方向是相对机床零点向正方向进行补偿。

(2)利用检测设备进行机床定位精度的检测

将数控系统提供的螺距误差补偿功能关闭，利用检测设备进行机床定位精度和重复定位精度的检测。对于定位精度的检测，现在比较常用的是激光干涉仪，用其线性测长单元可以测出其定位精度和重复定位精度，从数据分析单元可以直接分析出螺距误差补偿值和反向间隙值。

(3)进行反向间隙补偿和螺距误差补偿参数的设置

根据机床参数说明，分别对相应的参数进行设置，主要涉及到的参数如表1所示。

表1 螺距补偿相关参数

(4)重新进行机床定位精度和重复定位精度的检测

补偿参数生效后，重新进行机床定位精度和重复定位精度的检测，若定位精度符合或达到精度要求，则补偿结束;若精度没有达到要求，但有所提高，重复步骤1－4，通过多次补偿来提高机床的精度。

2 LNC-M510i 螺距补偿的应用

结合实际的检测机床确定检测X 轴、检测行程400 mm、检测间隔50 mm、检测点数400/50 =8、检测距离机床零点最近点的距离为50 mm、从机床原点运动到该点的运动方向为正向。具体的应用过程如下:

(1)检测之前进行相关参数的设置，如表2所示。

表2 检测前参数

(2)编制和校验检测程序，输入数控系统;

根据前面检测设置和数控系统的编程指令，检测部分程序如下所示:

此程序完成的是在X 轴从－400 ～0 mm 的行程范围内，进行多个数据点的定位精度和重复定位精度的检测，其测试数据位置点间隔距离为50 mm，测试数据个数为9 个，重复次数为1。整个数据的检测是按照相同的测试数据进行重复3 次数据的检测。

(3)运行程序和激光干涉仪进行机床精度检测。

利用激光干涉仪进行线性检测，测试机床的定位精度和重复定位精度，通过分析数据给出机床的反向间隙和螺距误差补偿值。机床检测精度和补偿值分别如图1、表3 和图2所示。

图1 机床现有的精度

表3 反向间隙和螺距补偿值

图2 反向间隙补偿后的检测数据

从图1 中可以看出:没有进行螺距补偿时定位精度为0.04 mm。

(4)修改反向间隙值，进行机床精度的检测。

根据检测结果和所给定的补偿值进行补偿。首先进行反向间隙的补偿，设置反向间隙参数:检测前44 值为10，根据补偿表应该为－8，两种相加，因此参数44 值应为2;

利用激光干涉仪进行机床精度的检测。从图2 可以看出，经过修改反向间隙，重复定位精度有了一定的变化，但定位精度变化比较小。

(5)设置相关的螺距误差补偿值，进行机床精度检测。

根据前面表1 和表3 中的值，进行相关参数的设置，如表4所示。设置参数后，重新启动系统，利用激光干涉仪进行机床精度的检测，检测结果如图3所示。可以看出:经过螺距误差补偿，机床的定位精度可以达到0.006 mm。比之前的0.04 mm 有提高，结合机床的定位精度要求为0.01 mm，可以得出结论:螺距补偿有效，而且没有必要进行重复的螺距误差补偿。

表4 进行螺距补偿参数设置

图3 螺距补偿后的精度检测数据

3 结论

通过对LNC-M510i 数控系统螺距误差补偿的应用，可以得出如下结论:(1)在机床机械误差允许的情况下，可以通过数控系统的螺距误差补偿和反向间隙补偿提高机床的定位精度和重复定位精度;(2)在应用螺距误差补偿时，需要设置的关键参数或者补偿能否有效的关键点是:螺距误差补偿的开始位置是否设置、螺距补偿的方向是否正确以及螺距误差补偿列表及其对应的值输入关系是否正确。

［1］杨建国，范开国，杜正春.数控机床实时误差补偿技术［M］.北京:机械工业出版社，2013.

［2］熊军，孙艳敏.数控机床原理与结构［M］.北京:人民邮电出版社，2013.

［3］宝元数控精密股份有限公司.LNC-M510i 软件应用手册:2008/3 版本［M］.

［4］史利娟.CKA6150 数控车床刀架工作原理和典型故障分析［J］.机床与液压，2013，41(16):191－192.