加工中心原點(diǎn)偏移的原因及解決方法

王杉

摘要： 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)為機(jī)械原點(diǎn)，是X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸平面的交點(diǎn)。機(jī)械原點(diǎn)在機(jī)床制造出來時(shí)就已確定，不能隨意改變。加工中心加工零件時(shí)，必須確定工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系是以機(jī)械原點(diǎn)為參考點(diǎn)建立的，機(jī)床進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)歸后，找到機(jī)械原點(diǎn)，因此原點(diǎn)復(fù)歸的精度直接影響工件的定位精度?；诖耍疚墓P者闡述了加工中心機(jī)械原點(diǎn)偏移和電氣原點(diǎn)偏移的原因，列舉一些實(shí)例，提出了相應(yīng)的解決方法，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：原點(diǎn)偏移 機(jī)械原點(diǎn) 電氣原點(diǎn) 柵點(diǎn)

中圖分類號(hào) TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

一、機(jī)械原點(diǎn)偏移

1、機(jī)械原點(diǎn)位置變化的原因

（1）滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差及傳動(dòng)間隙 當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母隨絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差主要由螺母副本身的制造誤差及安裝誤差形成。它的接觸變形較大，因此其潤(rùn)滑、摩擦條件、表面粗糙度及材料質(zhì)量、熱處理硬度都會(huì)間接影響傳動(dòng)精度和間隙。

（2）機(jī)械進(jìn)給部分的熱變形 機(jī)床持續(xù)工作，由摩擦溫升引起的變形而產(chǎn)生機(jī)械原點(diǎn)偏移。其熱源有電機(jī)發(fā)熱，滾珠絲杠螺母副、軸承以及導(dǎo)軌等相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分的摩擦發(fā)熱，還受到由切屑帶來的切削熱的影響。

2、減少機(jī)械原點(diǎn)位置變動(dòng)的方法

（1）減少滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差及傳動(dòng)間隙 例如北三機(jī)ZH5120A原點(diǎn)復(fù)歸后，加工時(shí)Z軸有時(shí)上升，有時(shí)下降，上下變化1.2mm，操作工反映機(jī)床原點(diǎn)偏移，反復(fù)調(diào)整工件原點(diǎn)位置無效。原因?yàn)閆軸絲杠沒有固緊，有傳動(dòng)間隙，使機(jī)械原點(diǎn)變動(dòng)，并且有傳動(dòng)誤差，Z軸回指定點(diǎn)時(shí)，在指定點(diǎn)上下變化所致。固緊Z軸絲杠，減少絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙，即可使機(jī)械原點(diǎn)不再變動(dòng)，同時(shí)也消除了定位誤差，可進(jìn)行穩(wěn)定加工。

（2）減少機(jī)械進(jìn)給部分的熱變形 例如夏季時(shí)，日本遠(yuǎn)洲D(zhuǎn)TCL加工的零件由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)出其定位尺寸偏差0.0l mm。原因?yàn)殡S氣溫的變化，絲杠伸長(zhǎng)量為0.01 mm，需調(diào)整其工件坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)位置。解決方法是減少機(jī)床熱變形的影響，使機(jī)械坐標(biāo)原點(diǎn)固定。a.改進(jìn)機(jī)床布局，采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)。DTCL X、Y、Z軸的機(jī)床原點(diǎn)位于各坐標(biāo)軸的中心，即原點(diǎn)碰塊在坐標(biāo)軸的中心。b.控制溫升，對(duì)機(jī)床發(fā)熱部件采取散熱來吸收熱源發(fā)出的熱量，各進(jìn)給電機(jī)有風(fēng)扇來散熱。c.對(duì)切削部位采取強(qiáng)冷措施，采用多噴嘴、大流量冷卻液冷卻并排除熾熱的切屑。

（3）從設(shè)備維護(hù)上考慮 a.定期點(diǎn)檢，減少機(jī)械傳動(dòng)部分的幾何誤差。適時(shí)加油，減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的摩擦，降低摩擦溫升。b.采用定位誤差補(bǔ)償法，定期測(cè)定各坐標(biāo)軸的原點(diǎn)復(fù)歸誤差，在CNC系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助補(bǔ)償，由計(jì)算機(jī)將誤差曲線存儲(chǔ)起來，根據(jù)軸編碼器測(cè)出的坐標(biāo)位置，加上誤差曲線所對(duì)應(yīng)的值，即為真正的機(jī)械原點(diǎn)位置。定位誤差補(bǔ)償還可以補(bǔ)償坐標(biāo)軸由于磨損等引起的精度損失，進(jìn)行坐標(biāo)軸校準(zhǔn)。

機(jī)械原點(diǎn)偏移還有直線導(dǎo)軌誤差的原因，當(dāng)導(dǎo)軌面存在直線度誤差、平面度誤差、兩導(dǎo)軌間的平行度誤差等都會(huì)使導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)件偏離給定方向運(yùn)行?；蛘弋a(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡的不直線性，使運(yùn)動(dòng)件上下或左右擺動(dòng)，從而使機(jī)械原點(diǎn)變動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械原點(diǎn)偏移。

二、電氣原點(diǎn)偏移

1、電氣原點(diǎn)偏離一個(gè)柵點(diǎn)間隔

機(jī)床在作原點(diǎn)復(fù)歸時(shí)，由于行程開關(guān)動(dòng)作的延時(shí)，行程開關(guān)離開原點(diǎn)碰塊停止的位置，有時(shí)在此柵點(diǎn)，有時(shí)在下一個(gè)柵點(diǎn)，當(dāng)在下一個(gè)柵點(diǎn)時(shí)，則電氣原點(diǎn)位置偏移了一個(gè)柵點(diǎn)間隔。柵點(diǎn)間隔為編碼器每轉(zhuǎn)一圈所有脈沖數(shù)的等量間隔。

2、電氣原點(diǎn)的隨機(jī)偏移

（1）伺服進(jìn)給系統(tǒng)位移誤差 如：電機(jī)的軸編碼器有故障或電源電壓太低，使其不能正常工作，數(shù)控系統(tǒng)主控制板的位置控制部分不良。

（2）接口誤差 連接電纜接觸不良，造成信號(hào)傳遞失靈。

（3）電磁干擾 a.電源有干擾。交流供電電源受鄰近大功率用電設(shè)備啟制動(dòng)影響，造成電源電壓波動(dòng)，以及電器開關(guān)通斷電時(shí)由電火花產(chǎn)生的高頻電磁干擾。其中一部分直接通過電源裝置本身的供電線路進(jìn)入內(nèi)部電子線路，引起控制失常；另一部分通過電磁感應(yīng)從缺乏屏蔽隔離措施的一些控制信號(hào)耦合到控制系統(tǒng)中，造成誤動(dòng)作。b.系統(tǒng)信號(hào)的干擾。機(jī)床接地中要求數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)地、功率地、強(qiáng)電地、機(jī)床地等連接到公共接地點(diǎn)上，總公共接地點(diǎn)必須與大地接觸良好。如果屏蔽地連接不良，電子元器件相互之間通過公共的導(dǎo)線阻抗，信號(hào)產(chǎn)生畸變或交叉干擾。c.各工作部件間的干擾。如軸編碼器的信號(hào)線和電源電纜靠得太近易受電磁干擾產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。

三、電氣原點(diǎn)偏移的解決方法

（1）電氣原點(diǎn)偏離一個(gè)柵點(diǎn)間隔的解決方法 a.調(diào)整擋塊安裝位置，使原點(diǎn)磁場(chǎng)離開的位置在柵點(diǎn)的中心。b.設(shè)定柵點(diǎn)掩蔽量，在柵點(diǎn)掩蔽的位置有柵點(diǎn)時(shí)，此點(diǎn)被忽略，相當(dāng)于碰塊延長(zhǎng)，延長(zhǎng)量為柵點(diǎn)掩蔽量，設(shè)定原點(diǎn)碰塊離開的位置在柵點(diǎn)的中心。確定原點(diǎn)碰塊離開的位置是否在柵點(diǎn)的中心位置，可在機(jī)床原點(diǎn)復(fù)歸后，從伺服畫面讀出柵格量的值，若該值為絲杠螺距的一半左右即可。若差得太多，反復(fù)調(diào)整柵點(diǎn)掩蔽量，機(jī)床原點(diǎn)復(fù)歸后，直到讀出柵格量的值為絲杠螺距的一半左右。

（2）電氣原點(diǎn)的隨機(jī)誤差的解決方法 電氣原點(diǎn)隨機(jī)偏差的原因都是電氣元器件不能正常工作所致，排除了異常情況，就可解決電氣原點(diǎn)的隨機(jī)偏差。對(duì)于伺服進(jìn)給系統(tǒng)位移誤差：檢查軸編碼器和數(shù)控系統(tǒng)主控制板，不良時(shí)更換；檢查軸編碼器的電源電壓，使其正常工作。對(duì)于接口誤差：檢查連接電纜是否接觸不良，使其正常工作。對(duì)于干擾：采用抗干擾的電源，如交流電源濾波器；減少系統(tǒng)信號(hào)的干擾，如機(jī)床屏蔽地接觸不良；減少各工作部件間的干擾，如軸編碼器的信號(hào)線和電源電纜不要靠得太近；盡量避免強(qiáng)電信號(hào)對(duì)弱電信號(hào)的干擾，在兩種信號(hào)線的布局、走向上應(yīng)加以區(qū)別，可分別獨(dú)立配線、相互間隔一定距離。

結(jié)束語

總而言之，在對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，由于工件材質(zhì)、形狀和加工區(qū)域等因素的不一致，坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)的建立和確定往往存在一定的難度，而且在大批量的生產(chǎn)加工中，由于工件夾位置漂移的不可避免性，使得重復(fù)加工的精度無法達(dá)到統(tǒng)一，所以我們必須要在以后的實(shí)際工作中進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)加工中心原點(diǎn)偏移的控制。

參考文獻(xiàn)

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