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                  淺談數控機床螺距誤差補償對零件表面的影響

                  2021-04-21 18:05:19

                  1、螺距誤差補償的出現

                  數控機床作為工業制造的母機,它的精度指標是影響工件加工精度的重要因素。因此,提高數控機床精度的研究受到了極大的關注。在各種精密加工機床中,由于機床自身的零件和裝配誤差而導致加工精度下降的問題日益突出。大部分的機床數控都采用滾珠絲桿作為機械傳動部件,由于絲桿制造和裝配誤差都存在,機床定位過程中實際與理論存在偏差,為了在數控機床控制中彌補這種誤差,即上位機數控系統要有螺距誤差補償功能,螺距誤差補償就這樣出現了。


                  2、 螺距誤差補償的原理

                  目前螺距誤差補償中,一般有兩種補償方式,即單向螺距補償和雙向螺距補償,廣泛應用的為單向螺距補償。目前的方法一般用激光干涉儀采集數控機床每運行一個間隔,實際運行和理論偏差了多少,然后把補償值輸入到數控系統?;驹砭褪菍悼貦C床某軸上的指令位置與高精度位置測量系統所測得的實際位置相比較,計算出每個間隔的誤差,再將誤差輸入數控系統中。這樣數控系統在控制該軸的運動時,會自動考慮到誤差值,并加以補償。


                  3 目前國外主流的數控系統對螺距誤差的處理

                  3.1 FANUC 0i-F系統在插補型螺距誤差補償中,各誤差補償點的間隔中,將各點的補償量按照每 1 脈沖等間距分割后予以輸出。從這種補償方式分析,即運行時在間距中間位置可能造成速度波動。用激光干涉儀采集單軸運行,速度 F1000,每間距 10mm 補償 0.005 或 0.006mm 運行時速度波動數據。

                  FANUC 0i-F 這種螺距誤差補償方式,保證了軸運行的定位精度,但可能出現表面質量問題。用數控車床加工材料為 6063 鋁,錐度 60 度的外圓,實際加工表面效果,表面都用 2000 的細沙紙擦拭過后。明顯看出當數控系統有螺距誤差補償時,表面出現跳線。

                  采集機床電機編碼器數據,機床 X 軸和 Z 軸電機編碼器反饋插補擬合軌跡與理論軌跡誤差分析,當無螺距誤差補償時,實際擬合軌跡與理論軌跡一直保持一個平均的誤差范圍。當有螺距誤差補償時,表面效果會受誤差補償影響。

                  3.2 三菱 700/70[2]數控系統根據設定的參數,對滾珠絲杠的螺距誤差等導致的軸進給誤差加以補償。如以參考點為基準,對將機床坐標等分的各分割點設定補償量。分割點 n 與分割點 n+1 之間,根據近似直線確定兩分割點間的補償量,進行平滑補償。用激光干涉儀采集單軸運行,速度 F1000,每間距 10mm 補償 0.5 或 1mm 運行時速度波動數據。

                  采集機床電機編碼器數據,機床 X 軸和 Z 軸電機編碼器反饋插補擬合軌跡與理論軌跡誤差分析,當無螺距誤差補償時,實際擬合軌跡與理論軌跡一直保持一個平均的誤差范圍。當有螺距誤差補償時,表面效果會受誤差補償影響。用數控車床實際加工材料鋁的錐度零件,零件表面肉眼觀察存在色差。


                  設備大修

                  4、目前的螺距誤差補償與新的螺距誤差補償

                  目前主要的數控系統的螺距誤差補償可以歸納為兩種:一種為脈沖疊加,即在軸運行過程中,在分割點 n 與分割點 n+1 中間位置進行補償,一個脈沖或幾個脈沖的時間寬度在原來的速度進行疊加補償;一種為螺距(間距)平均,即在軸運行過程中,在分割點 n 與分割點n+1 之間進行補償,把補償量平均分配。根據(距離)L=V(速度)*T(時間),當每個間距補償量不同時,每個間距的速度也不同,每個間距間會存在階梯型速度波動。所以上述兩種都能保證位置的定位精度是準的,但會影響表面質量?,F在提出一種新的螺距誤差補償,位置平均,如加工為一條直線加工程序起點可能在,在分割點 n 之前,終點在分割點 n+2 之后,理想的補償是把誤差平均到程序全行程內,不能與間隔有關系,同時保證到達位置的準確。


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