是什么保证了数控机床的加工精度？(下)

二、实际应用

全闭环控制系统

位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）具有不同的精度等级（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm）。因此，全闭环控制也会产生误差，定位精度受精度水平的影响。位置检测具有热特性（热变形），测量装置一般为非金属材料。机床各部件的热膨胀系数不一致，这是机床精度的一个重要方面。因此，解决加工过程中的发热问题，克服温度引起的热变形，具有十分重要的意义。高端机床将采用各种方法，如螺杆空心冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等，以减少加工过程中的热变形。

位置检测装置的安装也非常重要，理论上，离驱动轴（螺杆副）越近，测量越精确。由于结构空间的限制，光栅尺的安装方式只有两种，一种是安装在丝杠侧面附近，另一种是安装在导轨外侧。建议尽量选择第一种安装方式，但不方便检查和维护。

相反，选用了高精度光栅尺，但实际并没有达到数控机床所要求的精度。即使在第一种情况下，光栅尺的安装位置相对靠近驱动轴，但安装位置离驱动轴仍有一定距离。这种距离与物体在行驶过程中的摆动相结合，给光栅尺的检测和控制带来了很大的麻烦。当被驱动物体摆动到光栅尺安装侧时，光栅尺误认为检测时移动速度不够，系统会给出加速度信号。驱动物体立即向另一侧摆动，光栅尺检测时误认为移动速度过快，系统给出减速信号。

这种重复操作并没有改善数控机床直线坐标轴的控制，反而加剧了驱动对象的振动，造成了全闭环不如半闭环的奇特现象。

生产环境影响：

一般来说，加工厂环境恶劣，粉尘和振动是常见现象，但光栅秤和直线感应同步器是精密元件。工作原理是通过光线反射测量相对运动位置。粉尘和振动正是影响测量精度的最大因素。此外，机床加工过程中切削油雾和水雾更严重，严重影响光栅尺和直线感应同步器。因此，如果采用全闭环控制系统，不仅需要安装密封良好，而且还需要改善生产环境。否则，将出现这种现象：刚到的新机床精度不错，但不到一年，不仅精度下降，机器也经常报警。

半闭环控制系统

由于测量装置安装在电机顶部或丝杠上，密封方便，对环境无要求。半闭环控制系统的精度误差主要取决于螺杆的正、反向间隙。随着机械加工技术的进步，目前进口丝杠的制造技术水平相对较高，高精度的丝杠副基本消除了前后间隙。此外，在装配过程中，螺杆副采用双排反向滚珠丝杠副，完全消除了前后间隙。此外，许多机床厂在装配机床时采用预拉伸的方法，消除了机床热变形对螺杆传动精度的影响。因此，目前的半闭环控制系统已经能够保证机床达到较高的精度。

三、 结论

综上所述，可以看出：理论上，如果不考虑外部因素，全闭环控制比半闭环控制可以提高基本定位精度。但是，如果不能正确处理机器热、环境污染、温升、振动、安装等因素，则会出现全闭环比半闭环差的情况。它可能在短时间内有效，但长期来看，粉尘和温度变化对光栅尺的影响将严重影响测量反馈数据，从而失去其影响。

同时，如果光栅尺出现问题，会产生报警，导致机床无法工作。对于中低端机床，考虑到生产成本和竞争力，简化了全闭环控制。例如，密封和温升控制没有得到很好的保证。在这种情况下，需要花费大量的成本，简单配置光栅尺并不能提高机床的精度。