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数控系统参数补偿消除误差提高机床精度 {数控车床维修} 来源:数控车床数控机床网 时间:2022-06-04 02:13 点击:
本文摘要:...
在数控机床加工零件的过程中,产生加工误差的原因很多。 如机床零件因强度和刚度不足而变形,产生误差;还有传动部件的惯性和电气线路的时间滞后造成的加工偏差。 有些误差可以通过调整机床来消除,有些则不能消除,这就需要我们通过数控系统的参数补偿来消除。 1.常见的进给运动误差运动误差是指数控机床结构与结构本身之间的相对运动引起的刀具与工件之间的相对位置误差。数控机床上产生进给运动误差的常见原因有:1)机床的热变形、机床部件的扭曲变形、传动轴或丝杠在扭矩作用下的扭转变形引起的无效运动都会造成零件的加工偏差;2)螺距误差,开环和闭环数控机床的定位精度主要取决于滚珠丝杠的精度。 但是螺杆总会有一定的螺距误差,所以在加工过程中会造成零件的加工误差;3)齿隙或间隙。在齿轮传动系统中,齿轮侧隙是造成传动误差的主要原因。 当丝杠螺母副被驱动时,它们之间的侧隙和滑板的歪斜也会产生传动误差。 这种误差统称为齿隙误差;4)机床滑板的摩擦和磨损引起的误差 2.进给运动误差的消除方法。进给运动误差可分为两类:一类是具有恒定值的系统误差,如螺距累积误差、反向间隙误差等。一种是变值系统误差,如热变形。 消除误差的方法有很多。可以通过机械设计提高部件的刚度和强度,减少变形。控制系统也可以消除误差。 以前用硬件电子电路和块补偿开关实现补偿,现在数控系统用软件进行误差补偿。 (1)反向间隙误差补偿在进给传动链中,齿轮传动、滚珠丝杠螺母副等都存在反向间隙。该反向间隙将导致电机空转,工作台反向移动。 这使得半闭环系统产生误差,全闭环系统的位置环振荡不稳定。 为了补偿反向间隙,可以通过调整和预紧来减小间隙。 数控机床的机械结构采用滚珠丝杠螺母副、涂塑导轨等传动效率高的结构。滚珠丝杠螺母副具有双螺母预紧结构,所以机械结构间隙不大。但由于传动部件弹性变形引起的误差,很难用机械调整来补偿。 残余误差可以在半闭环系统中测量,并作为参数输入到数控系统中。此后,每当坐标轴收到反向指令时,数控系统就会调用间隙补偿程序,自动将间隙补偿值加到插补程序计算出的位置增量指令上,以补偿间隙造成的运动损失,即控制电机多走一点距离,与间隙值相等,从而补偿间隙误差。 对于全闭环数控系统,无法采用上述补偿方式(通常反向间隙补偿参数设置为零),只能机械减小甚至消除间隙。 有些数控系统具有全闭环逆间隙加脉冲补偿的功能,以减少这种误差对全闭环系统稳定性的影响。 即当工作台反向运动时,给伺服系统施加一定宽度和高度(由参数设定)的脉冲电压,补偿间隙误差。 (2)桨距误差补偿桨距误差是指由累积桨距误差引起的恒定的系统定位误差。 在半闭环系统中,定位误差很大程度上受滚珠丝杠精度的影响。 虽然滚珠丝杠的精度很高,但总是存在制造误差。 为了获得超过滚珠丝杠的运动精度,需要借助螺距误差补偿功能和数控系统来补偿和校正误差。 另外,数控机床经过长时间的使用,可能会因磨损而导致精度下降。利用螺距误差补偿功能进行定期测量和补偿,可以在保持精度的同时延长机床的使用寿命。 螺距误差补偿的基本原理是将数控机床某一轴的指令位置与高精度位置测量系统测量的实际位置进行比较,计算出数控加工全过程的误差分布曲线,然后将误差以表格的形式输入数控系统。 这样数控系统在控制轴的运动时会自动考虑误差值并进行补偿。 使用螺距误差补偿功能时,应注意以下几点:1)对于重复定位精度较差的轴,由于其误差曲线无法准确确定,螺距误差补偿功能无法实现,即定位误差无法通过该功能进行补偿;2)只有机床坐标系建立后,螺距误差补偿才有意义;3)由于机床坐标系是通过返回参考点建立的,误差表中参考点的误差应为0;4)误差分布曲线必须用比滚珠丝杠精度至少高一个数量级的检测装置来测量,常用于激光干涉仪测量侧量。 3.误差补偿参数的设置。以FANUC系统为例,说明误差补偿参数的设置方法。 FANUC系统反向间隙补偿参数:数据形式:字符轴类型;单位:检测单位;数据范围:-9 999~9999 设置每个轴的反向间隙补偿量。 接通电源后,当机床向参考点反方向运动时,进行第一次反向间隙补偿。 FANUC系统螺距误差补偿参数:1)在参数3620中输入各轴参考点的螺距误差补偿位置号;2)在参数3621中输入各轴螺距误差补偿的最小位置数;3)在参数3622中输入各轴螺距误差补偿的最大位置数;4)在参数3623中输入各轴的螺距误差补偿倍率;5)在参数3624中输入各轴螺距误差补偿的位置区间;例:已知日本FANUC数控系统配备的铣床行程为-400 ~+800 mm 确定螺距误差补偿位置间隔为50mm;;参考点的补偿位置为40 mm。 计算如下:负向最远补偿位置为:参考点的补偿位置号-负向机床行程/补偿位置区间+1 = 40-400/50+1 = 33;正向最远补偿位置为:参考点补偿位置号+正向机床行程/补偿位置区间=40+800/50=56。 机床坐标与补偿位置的关系如图1所示:图1机床坐标与补偿位置的关系补偿值是在坐标各部分对应的补偿位置编号处测得的。 补偿金额如表1所示,补偿金额绘制在相应的补偿位置,如图2所示。 表1补偿位置号与补偿量的关系表2螺距误差补偿位置与对应的补偿值螺距误差补偿参数设置如表2所示。 表2螺距误差补偿参数。运动误差是数控机床最常见的误差形式。我们不仅可以通过调整机床的硬件结构来消除这种误差,还可以通过设置机床参数来进行补偿。 只要认真分析产生误差的原因,就能找到相应的解决办法,从而提高数控机床的效率和使用寿命。




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