FANUC 0i D数控机床直线轴的反向间隙的检测与补偿

摘 要：针对fanuc 0i D数控机床，介绍了使用步距规测量反向间隙的步骤和使用参数补偿反向间隙的方法。希望通过文章的分析，能够对相关工作提供参考。

关键词：FANUC 0i D；步距规；反向间隙补偿

1 概述

数控机床的主要精度指标要求包括几何精度，位置精度和加工精度。其中位置精度主要包括定位精度和重复定位精度等，它的大小直接影响数控机床的加工精度。而数控机床位置精度误差产生的主要原因是滚珠丝杠等机械结构存在反向间隙。FANUC 0i-D数控系统可以通过参数补偿反向间隙，从而提高数控机床的定位精度和重复定位精度。

目前我国检测数控机床轴线反向间隙经常采用的标准有两个：国际标准ISO230-2：1997或国家标准GB17421.2-2000。经常采用的测量仪器有激光干涉仪和步距规。有些用户认为步距规太老旧了，激光干涉仪的精度更高，其实这是很大的误解。举例来说，直到今天，世界上最高档的数控装备当属高档三坐标测量机，如南京齿轮厂在2011年购买的一台德国莱兹公司生产的规格为3m的三坐标测量机，德国人就是用规格1m的步距规分段进行现场检验和校准的。[1]文章介绍利用步距规进行数控机床反向间隙测量的步骤和方法。

2 反向间隙的测量步骤

采用步距规和激光干涉仪检测反向间隙的步骤基本一致，即在所检测的轴线行程中记录三个以上基准位置的读数，每个位置多次测量取平均数，并将各个位置处的平均数的最大值作为反向间隙测量值。具体测量步骤如下：（1）清零1851，1852号参数后重启数控系统。（2）数控机床回参考点。（3）将步距规放置到工作台上找正。以测量X轴反向间隙为例，找正的目的就是使步距规轴线与X轴轴线平行。放置步距规之前要将步距规和工作台擦拭干净后再放置，另外杠杆百分表表杆不宜伸出过长。（4）编制数控程序按照图1标准检验循环路径移动。

图1 是GB17421.2-2000给出的标注检验循环路径。图中的步距规有8个基准位置，一共进行了五组数据的测试，每组数据包括正反两个方向的数据采集，也就是说在每一个基准位置有正反两个方向需要记录数据，共五组数据。按照国家标准GB17421.2-2000对数据处理即可得到该直线轴的反向间隙数据。

操作中要注意区分运动起始位置和基准位置。基准位置应为待检测轴线移动一定距离后的位置，即从运动起始位置开始运动一定距离后才接触基准位置，不能将起始位置作为基准位置进行测量，否则会造成较大的测量误差。FANUC 0i D数控系统区分切削进给G01与快速进给G00时的反向间隙补偿，在编制数控程序时需要分别使用G01和G00指令编制两个检测程序。

3 FANUC 0i-D数控机床反向间隙参数补偿

根据实验可知，反向间隙的测量值随着切削运动速度的不同有所变化。一般情况下，采用G01的测量值比G00的测量值大。FANUC 0i D数控系统可以针对G01，G00分别进行反向间隙补偿。

FANUC 0i-D的1800号参数的第四位#4 RBK：是否进行切削/快速移动反向间隙补偿[3]。该位需要设置为1来表示区分切削/快速进给反向间隙补偿。

1851号参数：反向间隙补偿量[3]，单位为μm，输入数据时要注意单位转换，并且需要注意轴号与所检测的轴对应。另外，一般数控机床厂家会对1851等重要系统参数加密，为了能对这类参数编辑，操作人员需要获得相应权限使这些参数处于可编辑的状态。

1852号参数：每个轴的快速移动时的反向间隙补偿量[3]。

数控机床Y轴的反向间隙补偿可参照上面X轴反向间隙补偿步骤进行。Z轴的反向间隙补偿需要将步距规竖直放置到工作台上进行，具体步骤和X轴检测步骤类似。

4 结束语

激光干涉仪容易受到检测环境温度变化、振动等诸多因素影响，测量数据的一致性不好。对于大多数数控机床用户来说，熟练地使用步距规、建立起完善的机床检测制度是提高生产效率降低生产成本的有效方法。我国高精度步距规已经达到世界级水平，桂林安一量具有限公司已能生产具有世界级水平的高精度步距规[1]。随着使用年限的增加数控机床不可避免会产生磨损，同时反向间隙也会越来越大。定期进行反向间隙检测，使用高精度步距规并选择参数补偿的方式进行反向间隙的补偿，可以在保持数控机床精度的前提下延长数控机床的使用寿命。

参考文献

[1]用步距规检验数控机床定位精度[J].机械工程师，2012（5）：5-6.

[2]GB/T 17421.2-2000，340-350.机床检验通则[S].2000.

[3]FANUC Series 0i-MODEL D 参数说明书[Z].1998：115-116.

作者简介：张勇（1976-），男，汉族，天津市人，工学硕士，讲师，主要研究方向：数控机床维护与维修。