走近数控机床八数控机床位置精度的补偿

　　对数控机床位置精度的重要性数控系统始终都很重视，在机械传动的精度无法继续提高的情况下，数控系统在电气控制上开发出来很多的精度补偿方法，以使数控机床位置精度的进一步提高。
　　基本的概念就是，通过高精度基准的激光干涉仪检测数控机床进给轴的位置误差值，然后由数控系统计算并下达指令给伺服电机多走或少走相应的步数来弥补该进给轴的位置误差值。
　　上图就是最常见的螺距误差补偿。通过激光干涉仪检测进给轴相对于其基准点也就是参考点的每段距离的误差值，将这些误差值写到数控系统的专门表格里，数控系统以后就一直按照这个误差值表对该轴进行位置误差补偿。现在的数控系统一般都可以对每个进给轴进行双向的螺距误差补偿补偿，还可以对不同的进给轴之间进行交叉补偿。
　　还有一个常用的补偿就是进给轴反向间隙补偿，只是这个补偿对每一个进给轴只能补偿一个数值，对于齿轮齿条的传动误差来说这个补偿我认为是作用不大。因为齿轮齿条的传动基本上没办法保证它在每个位置的反向间隙一样，它们之间的误差值相差都很大，所以只能补偿一个值的反向间隙就是选它们的中间值。
　　数控系统还有其它的诸如温度补偿摩擦补偿等各种补偿，只不过我们都很少用。
　　数控系统这些补偿功能看起来听起来都是非常的强大，但实际上它只是在机械精度的基础上起到锦上添花的作用，比如由2丝的精度提高到1丝半，它绝对没有强大到完全取代机械精度的程度。可惜目前国内很多数控机床在生产制造和最后的安装调试中都非常强调和依靠数控系统的这个控制补偿功能，很多钳工甚至是机械工程师都认为这个补偿几乎可以万能完美地补偿机械的不足，所以导致目前很多国产数控机床机械性能的严重缩水，在完成交验之后的实际加工中反应出诸多不好的地方，一旦相同功能的进口数控机床价格和国产数控机床的价格差缩小到一定范围，很多数控机床实际使用的用户就会更愿意多花价钱购买进口数控机床。
　　实际上在我看来所有的进给轴螺距误差补偿的作用都没有那么大，因为我们绝大多数的数控机床都没有恒温厂房的工况条件，工厂气温的变化引发的误差比补偿的还要大得多。而且我们国内就算是有恒温厂房的工厂也没有人真正重视这个恒温条件！1999年我曾经在一家工厂的恒温厂房交验一台数控机床，当时检测的进给轴位置精度死活就是达不到出厂要求的标准，工人们不断地调整机床，然后重新检测检测完了重新补偿，期间折腾了一个星期都通不过，所有人都快崩溃了。我也是深受折磨，从对激光干涉仪的好奇到不想看再到研究研究吧或许能找到原因呢。一星期的最后一天晚上还在加班，那时正是寒冬外面零下好几度，厂房里却是很暖和我都不需要穿棉袄，机床正在检测一个进给轴的重复定位精度，已经连续运行了两遍了结果都不错，但在运行第三遍的时候我突然被寒风吹了个激灵，盯着电脑屏幕的眼睛刚好看到运行到这个点的误差值明显变化很大，后面的检测点也就都乱了，我突然感觉到我可能找到原因了。我们这台机床刚好正对着该厂房的进出货物的大门，这个大门每天从早到晚都很忙碌不断地开门关门，开门时寒风正好就能吹到我们检测的位置，之前的几天我都是看他们检测自己躲个吹不到风的地方等结果，今天实在是快受不了了才坚持坐激光干涉仪旁边紧盯每个点的检测结果，还真被我感觉到了。我当即要求对方厂的配合人员暂时关闭该厂房门待我们检测完再开，反正死马当活马医吧我感觉对方当时就是这么认为的，但是事实是我们后面什么都没有调整直接检测就合格了。所以从很早的那时起我就觉得补偿这个作用真没有那么大。
　　还有很多数控机床的床身安装地基没有达到要求的，没有隔振措施的，没有按规定预压的，这些造成的误差都远不止几丝，特别对于重型甚至是超重型数控机床，几乎没有地基不变形的。
　　但是从机械工程师到机械钳工都认为电气控制可以做到的事情就没必要再花力气让机械去做了，机械做起来是很麻烦很费力气很费时间的，电气补一补就好了。可惜都忘了，数控机床的数控系统功能再强大，数控机床它的本质还是个机器，它的根本还是在机械，它的基础还是机械啊！没有更好地机械基础，再强大的数控系统都没用，这就好比万丈高楼没有一个好的地基，地面上用再豪华的材料做的再好看又有什么用呢？
　　当然机械有很多高精度的事做起来的确很麻烦很费力气和很费时间，比如导轨接触面的刮研，
　　要求两个平面相互间的接触必须保证每平方厘米上有多少个接触点，听起来很容易吧，可是做起来做过的人就知道不容易，现在很多机床生产制造中都已经放宽了标准，减少了这个接触点数的要求。还比如齿条的制造必须要经过精磨，而且长齿条在拼接安装时要求用检棒检测好，这是一个很费时间很精细的工作。但是自有了数控系统的补偿功能后，已经没有工人再对这些事情精益求精了，领导也不愿意在这上面浪费时间了、、、
　　数控机床的补偿功能就是一把双刃剑啊。但是如我一样不是很看重这个补偿功能的人却是越来越少了，我们都希望多、快、好、省。
　　我讲过一个我认为很好的比方：假如数控系统的全闭环控制和各种补偿功能真有那么强大的效果，那么我们的数控机床就不需要费力气搞什么滚珠丝杆传动，也不需要搞什么静压导轨线性导轨，我们直接拿一台原来的普通机床将动力改成伺服电机，还用它的润滑导轨还用它的T型丝杠，只需要安装上光栅尺，让数控系统实现全闭环控制，再用激光干涉仪检测机床精度并用数控系统的各种补偿功能都补上，这不是就造出一台高精度数控机床了！