GNC62 數(shù)控系統(tǒng)定位精度補償校準應用
2025-7-1 來源： 科德數(shù)控股份有限公司 作者： 侯顏博
數(shù)控機床作為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強的自動化加工裝備，已經成為行業(yè)內必不可少的現(xiàn)代化技術裝置。搭載的 GNC62 數(shù)控系統(tǒng)擁有強大的機床誤差補償功能，支持每個坐標的定位誤差雙向螺距補償，直線度補償以及 3 坐標間垂直度補償。該功能對于提升大型機床精度，降低數(shù)控機床制造和裝配的難度，降低數(shù)控機床的成本具有極其重要的意義。
一、概述
GNC62 數(shù)控系統(tǒng)是科德自主研發(fā)的具有完全自主知識產權高檔數(shù)控系統(tǒng)，目前已經在航空航天、國防軍工、能源、模具、汽車、醫(yī)療、軌道交通、家電、教學科研等多個領域得到了廣泛的應用。GNC62 具備強大的多軸多通道控制能力，完善豐富的五軸控制能力、伺服驅動的高動態(tài)響應能力、空間幾何誤差補償能力、外部誤差補償輸入接口等 ; 具備 3 維在線切削仿真和 3 維防碰撞檢查功能，拓展了系統(tǒng)的人機交互能力 ;提供了更為方便的對刀方式和刀尖點坐標顯示功能 ; 提供了豐富多樣的二次開發(fā)接口，進一步增強了數(shù)控系統(tǒng)的開放性。
GNC62 系列數(shù)控系統(tǒng)卓越的閉環(huán)控制技術提升了伺服驅動的動態(tài)響應能力。在 GLINK 總線技術的支持下，優(yōu)化了伺服系統(tǒng)的速度前饋加速度前饋和加加速度前饋，保證了數(shù)控機床
在高速度下同時兼具高精度。GNC62 優(yōu)化了數(shù)控系統(tǒng)反向越沖補償，幫助機床各坐標快速平穩(wěn)地越過反向間隙克服換向帶來的振動和加工表面缺陷 ;
GNC62 數(shù)控系統(tǒng)具有豐富的五軸控制功能，展現(xiàn)了極佳的安全、開放、易用的優(yōu)勢。
二、機床誤差的分類及檢測
1.機床誤差的分類
從誤差的性質來分，機床誤差主要有力誤差、幾何誤差和溫度誤差三大類。
（1）力誤差分為半靜態(tài)力誤差和動態(tài)誤差兩大類，主要由于機床傳動鏈中傳動部件的非剛性引起的，前者主要是由于工件或者機床運動部件因重力或夾緊力變形而引起的，后者主要是由于
切削力和慣性力引起的。
（2）幾何誤差只與刀具或工件所處的位置有關，主要是來自機床的制造缺陷、機床部件之間的配合誤差，機床部件的動靜變位等。主要包括因絲杠節(jié)距改變而產生的定位誤差，因導軌變形
而產生的直線度誤差和角運動誤差，因定位、安裝不精確而產生的坐標軸之間的垂直度誤差、因絲杠、齒輪等反向間隙和伺服驅動系統(tǒng)的時效而產生的反向間隙誤差，以及伺服不匹配誤差等。
（3）機床的溫度誤差主要是由于機床工作時復雜的溫度場早場的機床各部件變形即機床溫度動態(tài)過程而引起的。機床的溫度動態(tài)過程，主要是系統(tǒng)受到內外溫度源的擾動，使機床各部分產
生溫變至溫度平衡的不穩(wěn)定剪短，從而造成加工精度下降的溫度變形過程。
2.精度補償?shù)那爸脳l件
在精度補償時，往往機械精度誤差摻雜進來，所以在機床進行定位精度檢測前，需要將機床水平、各軸的平行度、垂直度等幾何精度調整到國標控制范圍之內，盡量減少幾何精度對定位精度
的影響。
3.定位精度的檢測儀器
在檢測機床定位精度時，檢測工具使用激光干涉儀，配置分度儀可以實現(xiàn)對直線軸、旋轉軸定位精度和重復定位精度的檢測，在檢測完畢后，按照 GNC62 數(shù)控系統(tǒng)補償規(guī)則驚醒雙向誤差補償分析，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)控系統(tǒng)的補償文件中。
（1）激光干涉儀的原理分析
激光干涉儀是機床、三次元坐標測量及其它定位裝置、精度校準用的高性能一起，通常用來檢測機床的定位精度、重復定位精度、直線度等。并進行數(shù)據(jù)分析，輸出誤差補償值。
（2）干涉原理
反射鏡組反射的一束光和干涉鏡組折射的一束光發(fā)生干涉，形成一條光束返回接收點，通過反射鏡組的移動測量實際位置。
（3）干涉儀的防止誤差
在進行機床定位精度檢測時，要注意激光干涉儀的測量環(huán)境，不良的環(huán)境會導致不同的測量結果，影響定位精度。
① 測量環(huán)境應盡量避免太陽光直接照射或突然流動的風產生擾流現(xiàn)象。
② 裝設干涉鏡及反射鏡在被測機臺上時，必須牢固，否則機臺移動會造成不可預期的測量誤差。
③ 環(huán)境傳感器和溫度傳感器是否啟動，必須在測量前檢查確認，以免造成不必要的誤差。
④ 在測量過程中不可因其它因素而中斷，測量必須一次完成檢驗，若發(fā)現(xiàn)測量中斷情形，必須重新進行檢測。
4.GNC62數(shù)控系統(tǒng)定位精度補償
數(shù)控機床的誤差補償系統(tǒng)主要由三部分構成 : 數(shù)控機床、激光干涉儀和計算機軟件，通過激光干涉儀對數(shù)控機床的精度進行測量和數(shù)據(jù)分析，然后將數(shù)據(jù)載入計算機端進行誤差補償，最后反饋給數(shù)控機床。
（1）補償文件的數(shù)據(jù)分析
使用干涉儀進行定位精度檢測后，對生成的結果進行數(shù)據(jù)分析，GNC62 數(shù)控系統(tǒng)采用雙向補償分析，生成補償表，可以將實際的機械間隙誤差通過補償?shù)姆绞较?/font>
（2）數(shù)控系統(tǒng)補償
在 GNC62 數(shù)控系統(tǒng)內部，有特定的補償文件系統(tǒng)，通過系統(tǒng)參數(shù)的設定，控制補償數(shù)據(jù)的開啟和關閉。
補償文件中，按照激光分段距離進行點位設置，將生成的補償值寫入到文件中，通過系統(tǒng)參數(shù)使補償文件生效。
三、總結
數(shù)控機床的定位精度是機床性能的重要指標，是影響工件加工精度的重要因素。影響數(shù)控機床精度的因素多，起主要作用的是數(shù)控系統(tǒng)誤差和機械傳動誤差，其中最重要的環(huán)境就是反向誤差和絲杠螺距誤差。
本文綜合給出了如何對數(shù)控機床進行螺距精度測量，儀器的使用以及產生的數(shù)據(jù)在 GNC62數(shù)控系統(tǒng)中的補償方法。數(shù)控系統(tǒng)對螺距進行雙向補償后，消除了由于反向間隙、螺距誤差帶來的加工精度差的問題，經過補償后，數(shù)控機床的定位精度得到顯著提高。
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