数値制御工作機械の位置決め精度のいくつかの検出方法

数値制御工作機械の位置決め精度とは、工作機械の各座標軸が数値制御装置の制御下で運動することによって達成できる位置精度を指す。数値制御工作機械の位置決め精度は工作機械の運動精度とも理解できる。一般的な工作機械は手動で送り、位置決め精度は主に示度誤差に決定されるが、数値制御工作機械の移動はデジタルプログラム指令によって実現されるため、位置決め精度は数値制御システムと機械伝動誤差に決定される。工作機械の各運動部品の運動は数値制御装置の制御の下で行われ、各運動部品がプログラム指令制御の下で達成できる精度は加工部品が達成できる精度を直接反映するので、位置決め精度は重要な検出内容である。

1、直線運動位置決め精度検出

直線運動の位置決め精度は一般的に工作機械とテーブルの空荷条件下で行われる。国家規格と国際標準化組織の規定（ISO規格）に基づき、デジタル制御工作機械の検査はレーザー測定を基準としなければならない。レーザー干渉計がない場合は、一般的なユーザーにとっても標準スケールを用いて、光学読取顕微鏡を用いて比較測定を行うことができる。しかし、測定器の精度は測定された精度より1 ~ 2段階高くなければならない。

複数回の位置決めにおけるすべての誤差を反映するために、ISO規格では、各位置決め点が5回の測定データに基づいて平均値と分散−3分散帯からなる位置決め点分散帯を計算することを規定している。

 2、直線運動繰り返し位置決め精度検出

測定用の機器は位置決め精度を測定するのと同じである。一般的な検出方法は、各座標ストロークの中点及び両端に近い任意の3つの位置で測定し、各位置は急速移動で位置決めし、同じ条件下で7回位置決めを繰り返し、停止位置数値を測定し、読数の最大差分値を求める。3つの位置の中で最大1つの差の2分の1で、正負の記号を付して、この座標の繰り返し位置決め精度として、それは軸運動精度の安定性を反映する最も基本的な指標である。

 3、直線運動の原点復帰精度検出

原点復帰精度は、実質的にこの座標軸上の1つの特殊点の繰り返し位置決め精度であるため、その検出方法は完全に繰り返し位置決め精度と同じである。

4、直線運動の逆方向誤差検出

直線運動の逆方向誤差は、この座標軸送り伝動チェーン上の駆動部位（サーボモータ、サーボ油圧モータ、ステッピングモータなど）の逆方向デッドゾーン、各機械運動伝動副の逆方向隙間と弾性変形などの誤差の総合反映を含む失動量とも呼ばれる。誤差が大きいほど、位置決め精度と繰り返し位置決め精度も低くなります。

逆方向誤差の検出方法は、測定された座標軸のストローク内で、予め1つの距離を順方向または逆方向に移動させてこの停止位置を基準とし、さらに同じ方向に一定の移動指令値を与えて、一定の距離を移動させ、その後、同じ距離を反対方向に移動させ、停止位置と基準位置の差を測定する。ストロークの中点及び両端に近い3つの位置でそれぞれ複数回測定（一般的には7回）を行い、得られた平均値の中の最大値を逆誤差値として各位置上の平均値を求めた。

 5、回転テーブルの位置決め精度検出

測定工具には標準ターンテーブル、角度多面体、円格子及び平行光管（コリメータ）などがあり、具体的な状況に応じて選択することができる。測定方法はテーブルを正方向（または逆方向）に角度を回転させて停止、ロック、位置決めし、この位置を基準として、それから同じ方向にテーブルを急速に回転させ、30ごとに位置決めをロックして、測定を行う。正転と逆転を1週間ずつ測定し、各位置決め位置の実際の回転角と理論値（指令値）の差の最大値はインデックス誤差である。数値制御回転テーブルであれば、30ごとに1つの目標位置とし、各目標位置に対して正、逆の2つの方向から迅速に7回位置決めし、実際に位置と目標位置の差である位置偏差を達成し、GB 10931-89「デジタル制御工作機械位置精度の評価方法」に規定された方法に基づいて平均位置偏差と標準偏差を算出し、すべての平均位置偏差と標準偏差の最大値とすべての平均位置偏差と標準偏差の最小値の和の差値、つまり数値制御回転テーブルの位置決め精度誤差である。

乾式変圧器の実際の使用要求を考慮して、一般的に0、90、180、270などのいくつかの直角等分点に対して重点測定を行い、これらの点の精度が他の角度位置より1段階向上することを要求した。

 6、回転テーブルの繰返しインデックス精度検出

測定方法は回転テーブルの1週間以内に3つの位置を選択して3回繰り返し位置決めし、それぞれ正、逆方向に回転して検査を行う。すべての読み取り値のうち、対応する位置の理論値との差の最大値スケール精度。数値制御回転テーブルであれば、30ごとに測定点を目標位置とし、各目標位置を正、逆の2つの方向から5回迅速に位置決めし、実際に到着した位置と目標位置の差、すなわち位置偏差を測定し、GB 10931-89に規定された方法で標準偏差を計算し、各測定点の標準偏差の中で最大値の6倍、つまり数値制御回転テーブルの繰り返し分度精度である。

 7、回転テーブルの原点復帰精度検出

測定方法は、7つの任意の位置からそれぞれ1回原点復帰を行い、その停止位置を測定し、読み出した最大差分値を原点復帰精度とする。

 既存の位置決め精度の検出は高速、位置決めの場合に測定され、一部の給送システムの風格があまりよくないNC工作機械に対して、異なる給送速度を用いて位置決めすると、異なる位置決め精度値が得られることを指摘しなければならない。また、位置決め精度の測定結果は環境温度とその座標軸の動作状態と関係があり、現在、ほとんどのNC工作機械は半閉ループシステムを採用しており、位置検出素子の多くは駆動モータに取り付けられており、1 mストローク内に0.01 ~ 0.02 mmの誤差が生じるのは不思議ではない。これは熱伸長による誤差であり、一部の工作機械ではプレストレッチ（プリテンション）の方法を用いて影響を低減している。

各座標軸の繰り返し位置決め精度は、その軸を反映する最も基本的な精度指標であり、その軸の運動精度の安定性を反映しており、精度の悪い工作機械が安定して生産に使用できるとは考えられない。現在、デジタル制御システムの機能がますます多くなっているため、各座噴射器の標運動精度のシステム誤差、例えばピッチ蓄積誤差、逆ギャップ誤差などに対してシステム補償を行うことができ、ランダム誤差だけでは補償することができないが、繰り返し位置決め精度はまさに送り駆動機構の総合ランダム誤差を反映しており、それはデジタル制御システム補償で修正することができず、それが非常に悪いことを発見した場合、送り駆動チェーンに対して精密調整修正を行うしかない。したがって、工作機械の選択が許可されている場合は、繰り返し位置決め精度の高い工作機械を選択したほうがよい。