大庆油田装备制造集团采油装备制造分公司 黑龙江省大庆市 163000
摘要：分析了螺距误差和球面零件的弧度误差产生原因及其影响因素，提出了多种螺距误差和球面零件的弧度误差的产生的原因和补偿方法，并对各种方法进行了比较，得出了其使用场合。使得误差补偿大幅减小开环和半闭环控制机床的加工误差，提高合格率。
关键词：螺距误差；测量方法；补偿方法；数控车床
1螺距误差产生的原因
任何机床都存在滚珠丝杠的螺距误差。其产生的主要原因有两个：一是原加工滚珠丝杠副设备的误差导致加工滚珠丝杠螺距的误差；二是由于长期使用后滚珠丝杠磨损而引起的螺距误差。
2试验方法
2.1步进规测量方法
机床俯仰误差一般由机床软件补偿。主要有两种检测方法。一种是使用带有步进表的千分表进行检测。这是一种线性补偿方法。一般以机床基准点为补偿原点，将滚珠丝杠行程分为n段，检测每段，然后在固定参数下将检测值输入机床，当机床相应轴向该段移动时，将设定值向运动相反方向偏移，实现俯仰误差的自动补偿。步进规结构见。
2.2激光干涉仪检测
在机床的实际使用中，由于加工零件的不同，滚珠丝杠的磨损不均匀，经常使用的地方磨损量大。线性补偿的使用只能是均匀和均匀的补偿，不能针对特殊点，而且补偿精度低。为了提高补偿精度，可以尽可能减小步距，多测点。这种方法称为点补偿法。由于步进规步进值的限制和测点数目的限制，通常采用激光干涉仪进行测点补偿。
俯仰误差检测是在没有俯仰误差补偿的情况下进行的，也就是说，在检测之前，应将相应的误差补偿值设置为0。点补偿补偿可以对不同的点设置不同的误差补偿，精度高，但误差测量过程复杂，需要专业的高精度测量仪器，成本高。
3补偿方法
采用上述方法测量齿距误差后，通过齿距误差补偿可以减小齿距误差对加工的影响。俯仰误差补偿可以通过软硬件补偿来实现。
3.1硬件补偿
硬件补偿的具体步骤是测量滚珠丝杠在整个过程中的误差分布。基于基准点，在累积俯仰误差为脉冲等效的位置设置停止。当机床运动部分的开关接触到挡块时，机床将或多或少地走一个脉冲当量值来补偿俯仰误差。这种补偿方法在机床运动部件上安装一些机械结构和控制电路，实施起来比较麻烦。这种补偿方法适用于步进电机控制的开环控制系统，是一种采用脉冲增量插补的数控机床。
3.2软件补偿
软件补偿方法是在测量滚珠丝杠螺距误差分布的前提下，将误差值输入机床，机床数控系统控制加工过程中的补偿。螺距误差补偿值（一般为第三测量区的平均值）以表格的形式输入到数控系统的相关参数中。输入补偿值后，需要停机重启机器，并返回参考点，使设定的补偿值生效。补偿生效后，需要重新检测补偿值是否符合要求。如果不符合要求，可以重复修改补偿值，直到满足要求为止。此外，为了达到理想的检测结果，工作人员应遵守GB/T 17121.2-2002的要求。同时，外部环境如温度、辐射和空气流动性也应满足实验要求。
4球面零件的弧度误差产生的原因
根据分析，在数控机床的进给传动链中，机床的齿轮副及滚珠丝杆副存在传动间隙，当机床执行件从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与理论值，即编程值存在误差，最后反映为叠加至加工零件上的加工误差。当数控机床工作台在其运动方向上换向时。由于反向间隙的存在．会导致伺服电机空转而工作台却并无实际移动。反向间隙会影响插补运动的精度，若反向间隙过大，就会造成圆不够圆、方不够方的情形。
5球面零件的弧度误差的补偿方法
5.1机械反向间隙参数分段补偿法
目前常用的机械反游隙参数分段补偿方法是，在零件加工部分，静态测量机床反游隙值，然后利用机床系统相应的参数设置自动补偿反游隙，或者在编程中做出相应的补偿。
（1）刀尖沿机床x轴正方向放置225mm，水平固定测量范围为0-10mm的百分表，表头面向x轴正方向。将刀架穿过手轮，将百分表测量头缩回1mm以内。使百分表指针指向60格的整数值，即0.6mm。记录系统面板的绝对坐标值，即x轴坐标值为222.100。
（2）手轮以×1档沿x轴正方向回摆，百分表指针指向30格的整数值，即0.3mm，记录手轮标记值或系统面板坐标值，即x坐标值222.673。
（3）分别计算百分表变化值0.3mm×2和系统面板相对坐标U值0.573。
（4）0.6-0.573=0.027 mm，为机床在220 am段的反向间隙值。
（6）重复操作2-3次，直到反向间隙增量接近0。
5.2反向间隙补偿法
因为加工零件的配合要求很高。采用反向间隙参数分段补偿法，不考虑切削力对反向间隙的影响，无法解决加工误差问题。试验结果表明，用实际试切法测得的反向间隙是正确的。具体步骤如下。
（1）取一根QB245mm棒，手工输入代码，按球面加工路径试加工。
（2）用0.2 mm后刀，5 mm长，测量棒料至qb222 mm，并清除相对坐标U值。
（3）线性插值后退到+240mm，qb242mm，5mm长，相对坐标U值为20。
（4）千分尺测量qb242毫米截面和的实际尺寸。QB222mm截面的工件，与之相差19.99mm。（5）20-19.99=0.01mm，为实际反向间隙值。
（6）返回系统参数设置页面，在参数项1851中输入0.01。（7）重复2-3次，直到反向间隙增量接近0。
6总结
对于数控机床的开环和半闭环控制系统，由于不能直接检测机床的实际位移，为了进一步提高其加工精度，采用不同的误差补偿可以显著提高其定位精度和重复定位精度。
参考文献
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作者简介
马速越，1980年1月出生，回族，黑龙江省大庆市人，大庆油田装备制造集团采油装备制造分公司工作。