在數(shù)控機床加工零件的過程中，引起加工誤差的原因有很多方面。如機床零部件由于強度、剛度不夠引起而產(chǎn)生的變形，從而造成的誤差；還有因傳動件的慣性、電氣線路的時間滯后等原因帶來的加工偏差等。有些誤差通過調(diào)整機床可以消除，但有些無法消除，這就需要我們通過數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)補償來消除。

本文以FANUC公司的數(shù)控系統(tǒng)為例來說明數(shù)控機床進給運動誤差參數(shù)補償方法。

1. 常見進給運動誤差

運動誤差是指由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)間的相對運動和結(jié)構(gòu)本身的原因而使刀具與工件間產(chǎn)生的相對位置誤差，數(shù)控機床上常見進給運動誤差的原因有：

1）機床的熱變形，機床構(gòu)件的扭曲與變形，傳動軸或絲杠在扭矩作用下的扭曲變形引起的無效運動，都會造成零件的加工偏差；

2）螺距誤差，開環(huán)和閉環(huán)數(shù)控機床的定位精度主要取決于滾珠絲杠的精度。但絲杠總會存在一定的螺距誤差，因此在加工過程中會造成零件的加工誤差；

3）齒隙或間隙，在齒輪傳動系統(tǒng)中，齒輪間隙是引起傳動誤差的一個主要原因。在絲杠螺母副傳動時，其間的齒隙以及溜板的歪斜也會產(chǎn)生傳動誤差。這類誤差統(tǒng)稱為齒隙誤差；

4）機床溜板的磨擦、磨損造成的誤差。

2. 進給運動誤差的消除方法

進給運動誤差可分成兩類：一類是有常值系統(tǒng)性誤差，如螺距積累誤差、反向間隙誤差等；一類是變值系統(tǒng)性誤差，如熱變形等。

消除誤差的方法很多，可通過機械設(shè)計提高部件的剛度、強度，以減少變形；也可通過控制系統(tǒng)消除誤差。過去用硬件電子線路和擋塊補償開關(guān)實現(xiàn)補償，現(xiàn)在CNC系統(tǒng)中多用軟件進行誤差補償。
（1）反向間隙誤差補償

在進給傳動鏈中，齒輪傳動、滾珠絲杠螺母副等均存在反向間隙，這種反向間隙會造成工作臺在反向運動時，電動機空轉(zhuǎn)而工作臺不動。這就使得半閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，全閉環(huán)系統(tǒng)位置環(huán)震蕩不穩(wěn)定。

為補償反向間隙可先采用調(diào)整和預(yù)緊的方法來減少間隙。數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)采用了滾珠絲杠螺母副、貼塑涂塑導(dǎo)軌等傳動效率高的結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠螺母副又有雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)，所以機械結(jié)構(gòu)間隙不大，但由于傳動部件彈性變形等引起的誤差，所以靠機械調(diào)整很難補償。對剩余誤差，在半閉環(huán)系統(tǒng)中可將其測出，作為參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，此后每當(dāng)坐標(biāo)軸接受反向指令時，數(shù)控系統(tǒng)便調(diào)用間隙補償程序，自動將間隙補償值加到由插補程序計算出的位置增量指令中，以補償間隙引起的失動，即控制電機多走一點距離，這段距離等于間隙值，從而補償間隙誤差。

對于全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不能采取以上補償方法（通常將反向間隙補償參數(shù)調(diào)為零），只能從機械上減少甚至消除間隙。有些數(shù)控系統(tǒng)具有全閉環(huán)反轉(zhuǎn)間隙附加脈沖補償功能，以減少這種誤差對全閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。即當(dāng)工作臺反向運動時，對伺服系統(tǒng)施加一定寬度和高度的脈沖電壓（由參數(shù)設(shè)定）以補償間隙誤差。

（2）螺距誤差補償

螺距誤差是指由螺距積累誤差引起的常值系統(tǒng)性定位誤差。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，定位誤差很大程度上受滾珠絲杠精度的影響。盡管滾珠絲杠的精度很高，但總存在著制造誤差。要得到超過滾珠絲杠精度的運動精度，必須借助螺距誤差補償功能，利用數(shù)控系統(tǒng)對誤差進行補償與修正。另外，數(shù)控機床經(jīng)過長時間使用后，由于磨損，其精度可能下降，利用螺距誤差補償功能進行定期測量與補償，可在保持精度的前提下延長機床的使用壽命。

螺距誤差補償?shù)幕驹硎菍?shù)控機床某軸的指令位置與高精度位置測量系統(tǒng)所測得的實際位置相比較，計算出在數(shù)控加工全過程上的誤差分布曲線，再將誤差以表格的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)中。這樣數(shù)控系統(tǒng)在控制該軸運動時，會自動考慮到誤差值并加以補償。

采用螺距誤差補償功能應(yīng)注意：

1）對重復(fù)定位精度較差的軸，因無法準(zhǔn)確確定其誤差曲線，故螺距誤差補償功能無法實現(xiàn)，也就是說，該功能無法補償定位誤差；

2）只有建立機床坐標(biāo)系后，螺距誤差補償才有意義；

3）由于機床坐標(biāo)系是通過返回參考點而建立的，因此在誤差表中參考點的誤差要為0；

4）必須采取比滾珠絲杠精度至少高一個數(shù)量級的檢測裝置來測量誤差分布曲線，常用于激光干涉儀來側(cè)量。

3. 誤差補償參數(shù)的設(shè)置

下面就以FANUC系統(tǒng)為例，說明誤差補償參數(shù)的設(shè)置方法。
FANUC系統(tǒng)反向間隙補償參數(shù)：

數(shù)據(jù)形式：字軸型；
數(shù)據(jù)單位：檢測單位；
數(shù)據(jù)范圍：-9 999~9999。

設(shè)定各軸的反向間隙補償量。接通電源后，當(dāng)機床向參考點相反的方向移動時，進行第一次反向間隙補償。

FANUC系統(tǒng)螺距誤差補償參數(shù)：

1）在參數(shù)3620中輸入每個軸參考點的螺距誤差補償?shù)奈恢锰枺?br /> 2）在參數(shù)3621中輸入每個軸螺距誤差補償?shù)淖钚∥恢锰枺?br /> 3）在參數(shù)3622中輸入每個軸螺距誤差補償?shù)淖畲笪恢锰枺?br /> 4）在參數(shù)3623中輸入每個軸螺距誤差補償放大率；
5）在參數(shù)3624中輸入每個軸螺距誤差補償?shù)奈恢瞄g隔；

實例： 已知配置日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)的銑床，行程為-400～+800 mm。確定螺距誤差補償位置間隔為50 mm；參考點的補償位置為40 mm。計算如下：

負方向最遠的補償號位置為：參考點的補償位置號-負方向的機床行程/補償位置間隔+1=40-400/50+1=33；正方向最遠的補償號位置為：參考點的補償位置號+正方向的機床行程/補償位置間隔=40+800/50=56。

機床坐標(biāo)和補償位置之間的關(guān)系如圖1所示：
 

在坐標(biāo)上各部分相對應(yīng)的補償位置號處測量補償值。補償量如表1所示，將補償量畫在相應(yīng)的補償位置處，如圖2所示。

表1   補償位置號與補償量關(guān)系表

圖2  螺距誤差補償位置及對應(yīng)的補償值

螺距誤差補償參數(shù)設(shè)定如表2。
表2  螺距誤差補償參數(shù)號

運動誤差是數(shù)控機床最常見的一種誤差形式，我們不但可以調(diào)整機床硬件結(jié)構(gòu)消除該誤差，還可以通過設(shè)置機床參數(shù)來補償。只要仔細分析誤差產(chǎn)生的原因，就能找出相應(yīng)的解決方法，從而提高數(shù)控機床的使用效率和使用壽命。