0 引言

      數控機床由於可以根據輸入代碼自動完成對複（fù）雜共建輪廓的加工，越來越受到製造行業的重視。但是，機床在部件設計（jì）到裝配過程中，加工和裝配工藝等原（yuán）因，造成機床本身存在誤差，導致加（jiā）工零件輪廓與設計輪廓（kuò）存在較大誤（wù）差。近年來，隨著加工件精度要求不斷提高，對機床（chuáng）的（de）加工精度（dù）也提出（chū）了更高的要求，誤差補償技術在提高機床（chuáng）精（jīng）度方麵起（qǐ）了重要的作用［1，2］。

      對於三軸（zhóu）機床，存在（zài）21項（xiàng）幾何誤差［3］。每個運動（dòng）軸存在3個方向的平移（yí）誤差、繞3個軸的旋轉角度誤差以及（jí）3個運動軸間的垂直度誤差。在這些誤差中，對（duì）機床精度影響最顯著的因素是移動（dòng）軸在其運動方（fāng）向的位置精度（dù）。

1 位置精（jīng）度產生原因及評價

     影響機床運動（dòng）軸（zhóu）運動方向的位置誤差主要有反向間隙和螺距誤差［4，5］。

      反向間隙： 絲（sī）杠和螺母之間存在一定的間隙，當正轉（zhuǎn）變（biàn）為（wéi）反轉時，在（zài）一定的角度內（nèi），盡管絲杠轉動，螺母需要在間隙消除（chú）後才能帶動工作台運（yùn）動，這個間隙成為反向間隙。反向間隙的存在會（huì）影響（xiǎng）到機床的定位精度和重複定位精度，從而影響機床的性能。因此，為了得到良好的動態運動特性，必須對其（qí）加以補償。

      螺距誤差：機床的滾珠絲杠的製造存（cún）在誤（wù）差，絲杠的螺（luó）距製造完成時並（bìng）不是完全均勻的，在機床（chuáng）的使用過程中， 經常加工某特殊外形的零件也會導致絲杠磨損不均勻，造成螺距的不均勻，由絲杠螺距造成的誤差稱為螺距誤差。螺距誤差對（duì）機床的定（dìng）位精度會產生很大影響，當溫度變化（huà）時，絲杠的熱（rè）變形也會造成（chéng）螺距誤差（chà）的變化，因此，對螺距誤差的（de）補償是非常必要的。

     關於定位精度與重複定位精（jīng）度的評定方法（fǎ），我國在《機床檢驗通則》第二部分“數控軸線的定位精度和重複定位精度的確定（GB/T 17421.2-2000）”中（zhōng）給（gěi）出了通過直線測量（liàng）機床的單獨軸線來檢驗和評定數控（kòng）機（jī）床的定位精度和重複定位精度的方法。

      位置（zhì）偏差Xij， 為運動部件到（dào）達的實際位置Pij與目標位置Pi之差：Xij=Pij－Pi。式中，Pi為運動部件要達到的位置，Pij為（wéi）運動部件（jiàn）第j次向第i個目標位置（zhì）趨（qū）近時實際測得的到達位置。

     某（mǒu）一位置的單項（xiàng）平均位置偏差Xi↑或Xi↓：

     上式表示由n次單向（xiàng）趨近某一位置Pi所得的位置偏差（chà）的算（suàn）術平（píng）均值。某一位置的反（fǎn）向偏差Bi可以表示為：

Bi=Xi↑－Xi↓%

     即（jí）從兩個方向趨近某（mǒu）一位置時兩單向平均（jun1）位置偏（piān）差（chà）之差。軸線反相偏差為（wéi）沿軸線或繞軸線的各個（gè）目標位置的反向偏（piān）差的絕對值（zhí）Bi中的最大值：B=max［ Bi ］。

     在（zài）某一位置（zhì）的單向定位標準不確定度的估（gū）算（suàn）值Si↑或Si↓：

2 位置誤（wù）差測量原理（lǐ）

     測量機床定位精度的儀器一（yī）般采用激光（guāng）幹涉（shè）儀。

      Renishaw的XL-80激光幹涉儀主要由以下部件組成：XL-80激光頭，XC-80環（huán）境補償器及其傳感器， 直（zhí）線、角度測量光學組件，XL-XC USB電纜組件，三腳架，以及LaserXLTM軟件。

     激光幹涉儀對測試環境有（yǒu）較嚴格的要求， 測試時（shí），要求環境最好處於恒溫中，測試前需開機運行機床半小時左右，使機床各部件達到熱穩（wěn）定，各進（jìn）給軸處於較好潤滑效（xiào）果，盡量避免空氣流動和潤滑不均造成測試精（jīng）度的降（jiàng）低。

      激光幹涉儀的安裝光路（lù）為（wéi）激光頭—分光鏡—反射鏡， 在測試過程中要確（què）保激光幹涉儀的光路與運動軸的軸線相平行，這是激光幹涉儀調光的基本準則。在調試（shì）時可（kě）選（xuǎn）擇先調試（shì）反射鏡或分光鏡， 其目的是保證被反射的光（guāng）返回到激光（guāng）頭的接收孔內， 然後再放上分（fèn）光鏡或反射鏡，使幹涉光（guāng）返回到激光幹涉（shè）儀的接收孔內，若激光幹涉儀穩定亮起三盞以上的綠燈，則調光（guāng）結（jié）束。兩列相互幹涉的光， 當其中的一列光波向相對於另外（wài）一列光波移動時， 在相幹光的某處相幹涉的明暗條紋（wén）間產生移動， 且明暗條紋出現的次數是兩列光相對移動的距（jù）離除以波長的二分之一的整數倍。激光通過分光鏡，光束一（yī）分為二，一束射向（xiàng）一個固定反射（shè）鏡形成參考路徑， 另一束射（shè）向可移動的反射鏡形成測量距徑（jìng）。這二反射鏡所反射的光，回到分光鏡內重新會合， 合並成一道光束並產生幹涉條紋（wén）射至光電傳感器， 傳感器感測出這些條紋的明暗變化（huà），經（jīng）由信號處理電路加以處理，即能計算出移動反射鏡所移（yí）動（dòng）的距離。

3 定位誤差補償實驗及結果

     數（shù）控係統一般自身（shēn）帶（dài）有螺距誤差補償（cháng）和反向間隙（xì）補償功（gōng）能。用RenishawXL-80 激光幹涉儀對機床的定位精度與重複定位精度進行檢測， 根據檢測結果對其反向（xiàng）間隙和螺距誤差進行補償。測量時，根據“機床檢測通則”， 對（duì）每一（yī）進給軸， 每米至（zhì）少選擇5個目標（biāo）位置點，並（bìng）且在全（quán）程上至少也有5個目（mù）標位置。對本機床測量時， X、Y軸行程均（jun1）為（wéi）600mm，測量間（jiān）距取等距20mm，而Z軸因其行程較短， 隻有300mm， 測量間距取（qǔ）等距10mm， 使得三進給軸（zhóu）均滿足目標位置（zhì）點每米多於5個的要求。根據公（gōng）式，可以求得誤差補（bǔ）償值。在補償過程中，對於軸線雙向定位（wèi）精度的補償方法，隻需要補償（cháng）各點的（de）位置誤差，不需要補償反向間隙；對於軸線單向定（dìng）位精度補償的方法（fǎ），位置誤差和反向間隙均需要補償。根據（jù）激光（guāng）幹涉儀對機床的（de）測量（liàng）結果， 將所得的各軸反向間隙寫入數（shù）控（kòng）係統，並使反向間隙有效，將絲杠的分段的螺距誤差生成數控加工補償程序寫入（rù）數控係統，即可完成反（fǎn）向間隙與螺距誤差的補償工作。

      補償（cháng）前，X軸定位精度測量（liàng）結果： 均偏差（chà）範圍M， 16.830；係統偏差E，17.260；單向重（chóng）複R↑，5.127；單向重複R↓，4.548； 反向差值（zhí）B，1.240； 定位精度A↑，20.367；定位（wèi）精度A↓，20.452；定位精度A，21.073。補償前（qián），Y軸定位精度測量結果： 均偏（piān）差範圍M， 24.650；係統偏差E，24.900；單向重複R↑，1.222；單向（xiàng）重複R↓，1.514； 反向差（chà）值B，0.500； 定位（wèi）精度A↑，25.229；定位精度A↓，25.778；定位精度A，25.778。由於采用了滾珠絲杠和電機絲杠（gàng）直接連接，反向間隙在補償前（qián）已經（jīng）具有很高的（de）精度，其偏差值較小，電機經聯軸器直（zhí）接與絲杠相連接的安裝方式（shì）具有較（jiào）小的反向間隙。經實驗驗證，反向間隙補償（cháng）效果不顯著（zhe），甚至會（huì）產生微小上浮量，因此在本機床隻對螺距誤差進（jìn）行補償。補償後，X軸定位（wèi）精度測量結果： 均偏差範圍M， 1.900；係統偏差E，2.600；單向（xiàng）重複R↑，2.663；單向重複R↓，1.665；反向差值B，1.433；定位精度A↑，3.456；定位精度A↓，3.194；定位精（jīng）度A，4.005。補償後，Y軸定（dìng）位精度測量結果（guǒ）： 均偏差範圍M， 4.933；係統偏差E，5.400；單向重（chóng）複（fù）R↑，0.924；單向重調度指令，調度權可暫時下移至大集控中心，由大集控負責在此（cǐ）時間段內管理設備操作，操作完畢調度權（quán）收回調度部門管理（lǐ），對於簡（jiǎn）單事故異常處理（如某變電站電壓互感器高壓保險熔斷、無重要用（yòng）戶的係（xì）統（tǒng）單相（xiàng）接（jiē）地等）也可參照此（cǐ）方案執行。

      （7）從調度端優化電網操作進程。

      充分考慮（lǜ）電網操作的安全性、可靠性、經濟性，減（jiǎn）少運行操（cāo）作人員的勞動強度。

     （8）規範預調（diào）度指令操作程序，為運行人員提前（qián）布局準備創造條件。

      將調度任務進行逐步分解，經優（yōu）化（huà）後，下（xià）達到（dào）執行（háng）子站，保證（zhèng）操作（zuò）的順利進行。對於即將交（jiāo）接（jiē）班的操作、調度和運行操（cāo）作，交班方均應為接班方準備操作（zuò）票，以保證交接班期間操作的連（lián）續性和安全性。

      （9）對重要變（biàn）電站（zhàn）及短時間內不具備撤人的站點可先實行減人值班，逐漸過度為（wéi）無人值班（bān）集控模式。

5 結語

     變電站大集控（kòng）模式是電網快速發展的必然產物。雖然（rán）這一新興模式在國內開展時間不長， 在運行過程中也（yě）遇到了一些困難，但是隻要（yào）各級人（rén）員層層把關，立足（zú）現實，從細微角（jiǎo）度入（rù）手，這些問題還是能夠克服的。