浅谈数控机床螺距误差补偿对零件表面的影响

1、螺距误差补偿的出现

数控机床作为工业制造的母机，它的精度指标是影响工件加工精度的重要因素。因此，提高数控机床精度的研究受到了极大的关注。在各种精密加工机床中，由于机床自身的零件和装配误差而导致加工精度下降的问题日益突出。大部分的机床数控都采用滚珠丝杆作为机械传动部件，由于丝杆制造和装配误差都存在，机床定位过程中实际与理论存在偏差，为了在数控机床控制中弥补这种误差，即上位机数控系统要有螺距误差补偿功能，螺距误差补偿就这样出现了。

2、 螺距误差补偿的原理

目前螺距误差补偿中，一般有两种补偿方式，即单向螺距补偿和双向螺距补偿，广泛应用的为单向螺距补偿。目前的方法一般用激光干涉仪采集数控机床每运行一个间隔，实际运行和理论偏差了多少，然后把补偿值输入到数控系统。基本原理就是将数控机床某轴上的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较，计算出每个间隔的误差，再将误差输入数控系统中。这样数控系统在控制该轴的运动时，会自动考虑到误差值，并加以补偿。

FANUC 0i-F 这种螺距误差补偿方式，保证了轴运行的定位精度，但可能出现表面质量问题。用数控车床加工材料为 6063 铝，锥度 60 度的外圆，实际加工表面效果，表面都用 2000 的细沙纸擦拭过后。明显看出当数控系统有螺距误差补偿时，表面出现跳线。

采集机床电机编码器数据，机床 X 轴和 Z 轴电机编码器反馈插补拟合轨迹与理论轨迹误差分析，当无螺距误差补偿时，实际拟合轨迹与理论轨迹一直保持一个平均的误差范围。当有螺距误差补偿时，表面效果会受误差补偿影响。

3.2 三菱 700/70[2]数控系统根据设定的参数，对滚珠丝杠的螺距误差等导致的轴进给误差加以补偿。如以参考点为基准，对将机床坐标等分的各分割点设定补偿量。分割点 n 与分割点 n+1 之间，根据近似直线确定两分割点间的补偿量，进行平滑补偿。用激光干涉仪采集单轴运行，速度 F1000，每间距 10mm 补偿 0.5 或 1mm 运行时速度波动数据。

采集机床电机编码器数据，机床 X 轴和 Z 轴电机编码器反馈插补拟合轨迹与理论轨迹误差分析，当无螺距误差补偿时，实际拟合轨迹与理论轨迹一直保持一个平均的误差范围。当有螺距误差补偿时，表面效果会受误差补偿影响。用数控车床实际加工材料铝的锥度零件，零件表面肉眼观察存在色差。