三轴加工中心定位精度数控测头在机检测的方法

数控机床是数控机床的简称，是装有程序控制系统的自动化机床。控制系统可以用控制代码或其他符号指令对程序进行逻辑处理，解码，并用编码数字表示。操作后，数控装置发出各种控制信号，控制机床动作，按照图纸要求的形状和尺寸自动加工零件。

数控机床的定位精度是指机床各轴在数控装置的控制下运动时所能达到的位置精度。数控机床的定位精度可以理解为机床的运动精度。工件加工精度的重要性不言而喻。

普通机床手动进给，定位精度主要由读数误差决定，而数控机床的运动是由数字程序指令实现的，所以定位精度由数控系统和机械传动误差决定。机床各运动部件的运动都是在数控装置的控制下完成的，各运动部件在程序指令控制下所能达到的精度直接反映了被加工零件所能达到的精度。因此，定位精度是一项非常重要的检测内容。

接下来介绍数控加工中心的几种定位精度方法。

1、直线运动重复定位精度检测

用于测试的仪器与用于测试定位精度的仪器相同。一般的检测方法是在每个坐标笔画的中点和两端附近的任意三个位置进行测量。每个位置通过快速移动定位，在相同条件下重复定位7次。测量停止位置值，并计算最大读数差。三个位置最大差值的二分之一附加正负符号作为该坐标的重复定位精度，这是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。

2、直线运动定位精度检测

直线运动的定位精度一般是在机床和工作台空载的情况下进行的。根据国家标准和国际标准化组织(ISO标准)的规定，数控机床的检测以激光测量为准。在没有激光干涉仪的情况下，一般用户也可以用标准刻度尺配合光学读数显微镜进行对比测量。但测量仪器的精度必须比被测精度高1~2个等级。

为了反映多次定位的所有误差，ISO标准规定每个定位点的平均值是根据五次测量数据计算的，定位点色散带由色散-3色散带组成。

3.直线运动的反向误差检测。

直线运动的反向误差又称动量损失，包括驱动部件(如伺服电机、伺服液压电机、步进电机)的反向死区在本坐标轴进给传动链上的综合反映，各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等。误差越大，定位精度和重复定位精度越低。

反向误差的检测方法是在被测坐标轴的行程内预先向前或向后移动一段距离并以此停止位置为基准，然后同方向给定一定的移动指令值使其移动一定的距离，再反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。在冲程的中点和两端附近的三个位置进行多次测量(一般7次)，得到每个位置的平均值，将得到的平均值的最大值作为反向误差值。

4.直线运动原点返回精度的检测。

返回精度本质上是坐标轴上特殊点的重复定位精度，所以其检测方法与重复定位精度完全相同。

5.转台定位精度的检测

测量工具有标准转盘、角度多面体、圆光栅、准直仪(准直器)，可根据具体情况选用。测量方法是使工作台向前(或向后)转动一个角度，停止，锁紧，定位，以此位置为基准，然后快速同向旋转工作台，每隔30分钟锁紧定位，进行测量。每个定位位置的实际旋转角度与理论值(指令值)之间的最大差值是正转和反转一周之后的分度误差。

如果是数控转台，每30个位置作为一个目标位置，每个目标位置从正反方向快速定位7次。实际位置与目标位置之差即为位置偏差，然后按照GB10931-89《数控机床位置精度评定方法》中规定的方法计算平均位置偏差和标准偏差。所有平均位置偏差和标准偏差的最大值与所有平均位置偏差和标准偏差的最小值之和之差为

考虑到干式变压器的实际使用要求，一般需要重点测量0°、90°、180°、270°等几个直角平分线。，并且要求这些点的精度比其他角位置的精度高一个等级。

6.转台重复分度精度检测

测量方法是将加工中心转台一周内的三个位置重复定位三次，然后正反转检测。所有读取值与相应位置的理论值之差的最大刻度精度。如果是数控转台，需要每隔30°取一个测量点作为目标位置，从正反方向快速定位每个目标位置五次，测量实际到达位置与目标位置的差值，即位置偏差，然后按照GB10931-89规定的方法计算标准偏差。每个测点最大标准差的6倍，就是数控转台的重复分度精度。

7.转台原点返回精度的检测。

测量方法是分别从任意七个位置复位原点，确定停止位置，取读出的最大差值作为原点复位的精度。

需要指出的是，现有的对定位精度的检测都是在快速定位的情况下测量的。对于一些进给系统较差的数控机床，采用不同的进给速度进行定位，会得到不同的定位精度值。此外，定位精度的测量结果与环境温度和坐标轴的工作状态有关。目前大多数数控机床采用半闭环系统，位置检测元件大多安装在驱动电机上。1m行程内出现0.01~0.02mm的误差不足为奇。这是热伸长引起的误差，有些机床采用预拉伸(预紧)来减少影响。

各坐标轴的重复定位精度是反映轴的最基本的精度指标，反映了轴运动精度的稳定性。无法想象精度差的机床能稳定用于生产。目前，由于数控系统的功能越来越多，每个喷射器的运动精度的系统误差，如螺距累积误差和反向间隙误差，都可以进行系统补偿，但只有随机误差不能补偿，重复定位精度反映的是进给驱动机构的综合随机误差，无法通过数控系统补偿进行修正。当发现超差时，只能对进给传动链进行微调和校正。所以在机床选择允许的情况下，最好选择重复定位精度高的机床。