【摘 要】阐述了反向间隙对机床定位精度的影响以及反向间隙的测量、补偿、设定方法；按照此方法对CKA6150数控车床Z轴反向间隙进行了测量和补偿
【关键词】反向间隙 测量 补偿
数控机床机械间隙误差，是指从机床运动链的首端至执行件全程由于机械间隙而引起的综合误差，误差来源于电机轴与齿轴由于键联引起的间隙、齿轮副间隙、齿轮与丝杠间由键联接引起的间隙、联轴器中键联接引起的间隙、丝杠螺母间隙等。机床反向间隙误差，是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机械传动链在改变转向时，由于反向间隙的存在，会引起伺服电动机的空转，而工作台或刀具无实际运动，称为失动。如在G01切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在G00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。这样的反向间隙若数值较小，对加工精度影响不大，则不需要采取任何措施；若数值较大，则系统的稳定性明显下降，加工精度明显降低， 尤其是曲线加工，会影响到尺寸公差和曲线的一致性，此时必须进行反向间隙的测定和补偿。同时，随着设备投入运行时间的越来越长，反向偏差还会随着因磨损造成的运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿。
一、反向间隙的测量
在半闭环数控系统中，系统接收的实际值来自于电机编码器，轴在反向运动时指令值和实际值之间会偏差一个反向间隙值，这个值就是反向间隙误差值。在全闭环系统中，系统接收到的反馈来自与光栅尺，其中已经包括了反向间隙，因此不存在反向间隙误差。反向间隙补偿在坐标轴出于任何方式时均有效。当系统进行了双向螺距误差补偿时，双向螺距补偿的值已经包括了反向间隙，因此不需要设置反向间隙补偿值。
反向间隙补偿的原理是在无补偿的情况下，在轴线测量行程内将测量行程平均分成若干段，测量出各目标段的平均反差值-B，作为机床的补偿参数输入系统。CNC系统在控制进给轴反向运动时，自动先让该轴反向运动-B值，然后按指令进行运动。
反向间隙误差的测量方法：
（1）机床返回参考点；
（2）将被测轴移动至测量定位起点，如X100处；
（3）将百分表触头对准运动部件的测量位置，并使表针归零；
（4）将被测轴快速移动到测量定位终点坐标处，如X200（可以使用程序或手动方式实现快速移动）；
（5）将被测轴从测量终点坐标快速移动至起点坐标处，如X100（可以使用程序或手动方式实现快速移动）；
（6）读出此时百分表的值，此值叫做反向间隙误差，包括了传动链中的总间隙，反映了其传动系统的精度。
二、反向间隙误差的补偿与设定
FANUC 0i系统将测量所得的反向间隙误差转化成补偿量，在0～±9999μm范围内，针对每一个轴，以检测单位为单位在参数1851中按轴设定补偿值。当数控系统输入了反向间隙值后，数控系统会自动补偿此值。通过定期对数控机床各坐标轴的反向间隙进行测定和补偿，可以很好地减小或消除反向间隙对机床精度的影响，从而保证零件的加工精度。另外还需注意，反向间隙补偿只有在参考点建立后才能正常调用，且JOG进给与切削进给采用相同的补偿方式。
三、CKA6150数控车床反向间隙补偿实例
下面以CKA6150数控车床Z轴反向间隙补偿过程为例，分析FANUC 0i系统方向间隙补偿的方法和步骤。
将百分表安装在刀架上，在导轨上装上测量挡块，将半分表表头至于同测量挡块相交的位置上，使之能反映Z轴的位置变化，表头单格位移为0.01mm。
（1）手动移动Z轴（将手轮倍率定位×100的档位，即每变化一步，轴进给0.1mm）
（2）配合百分表的运动情况。以单向运动精度变为正常后的位置作为起点，进行正向运动，分别在Z轴左侧、中间、右侧按反向间隙测量步骤进行测量，将结果记录在下表中。
（3）将反向间隙平均值填入参数1851中。
（4）重启系统，建立参考点，反向间隙补偿生效。
四、结束语
在机床出厂前，厂家已测量了进给系统的间隙值，并进行了补偿，但是机床在长期使用后，由于磨损等原因，补偿量就不适当了，势必对工件的加工精度造成影响。因此测量并对机床反向间隙进行补偿是非常有必要的，这对提高工件的加工精度有很大意义。
参考文献：
[1]韩训梅. 数控机床反向间隙的测量与补偿[J].伺服控制. 2010，8：80-81.
[2]黄文广.FANCU数控系统连接与调试[M].高等教育出版社.2011，5：121-123.
作者简介：刘培跃（1976- ），河北辛集人，硕士，讲师，现从事数控技术应用专业教学工作。