CNC系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究

數(shù)控機(jī)床偏差賠償技術(shù)性科學(xué)研究在數(shù)控車床上對(duì)零件完成高精密加工和檢驗(yàn)其關(guān)鍵是提升數(shù)控車床的精度等級(jí)，關(guān)鍵采用這兩種方式:偏差防止和偏差賠償。偏差防止是在設(shè)備的設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)開(kāi)展的，即提升加工工藝系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案精密度以降低偏差源和主要表現(xiàn)偏差，但因?yàn)榧夹g(shù)性和資產(chǎn)的原因，一直存有一定的生產(chǎn)制造偏差：誤差賠償技術(shù)性是在沒(méi)有更改數(shù)控車床構(gòu)造和生產(chǎn)制造精密度的根基上，根據(jù)對(duì)數(shù)控車床加工全過(guò)程的偏差源剖析、模型，即時(shí)地測(cè)算出加工點(diǎn)的室內(nèi)空間部位偏差，將該誤差量意見(jiàn)反饋到數(shù)控車床的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，更改座標(biāo)推動(dòng)量來(lái)完成偏差調(diào)整，進(jìn)而提升數(shù)控車床精度等級(jí)。選用偏差賠償技術(shù)性能使加工出的零件精密度高過(guò)其加工常用加工工藝系統(tǒng)軟件能到達(dá)的一切正常精密度，具備效率高成本低的優(yōu)勢(shì)，不難看出，偏差賠償技術(shù)性是提升數(shù)控車床精密度必需的和具體的方式。 小編選用以486微型機(jī)和健身運(yùn)動(dòng)控制器為關(guān)鍵，以光柵尺為測(cè)量元器件，以直流伺服電機(jī)為推動(dòng)構(gòu)件，由管理軟件作適用的光柵尺自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的健身運(yùn)動(dòng)偏差開(kāi)展了精確測(cè)量和賠償，并對(duì)補(bǔ)償前后左右的偏差開(kāi)展了較為。該自動(dòng)控制系統(tǒng)特性靠譜，實(shí)際操作便捷，實(shí)用性強(qiáng)，具備一定的工程項(xiàng)目實(shí)際意義。 1 光柵尺自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及誤差分析

1.1 光柵尺自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)軟件選用主從關(guān)系式操縱方法，上位機(jī)軟件選用一臺(tái)486PC機(jī)，關(guān)鍵每日任務(wù)包含I/O、表明、數(shù)據(jù)信息接受和處置等，其操縱一部分包含譯碼器、數(shù)控刀片賠償、速率操縱、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算、部位操縱等程序流程。下位機(jī)選用GM400健身運(yùn)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器，關(guān)鍵進(jìn)行具體健身運(yùn)動(dòng)的部位、速率、瞬時(shí)速度操縱及其I/O解決等。檢驗(yàn)一部分選用ES-6線偏移光柵尺及配套設(shè)施的數(shù)顯式儀。實(shí)行一部分為直流伺服電機(jī)。

自動(dòng)控制系統(tǒng)GM400電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一塊以IBM-PC/XT/AT以及一機(jī)多用做為服務(wù)器的ISA總線運(yùn)用插座，它的主要特點(diǎn)是具備32bit的部位、速率和瞬時(shí)速度屏幕分辨率，容許更加細(xì)致的電機(jī)伺服操縱。本系統(tǒng)軟件運(yùn)用GM400中的二軸操縱模塊操縱2套直流伺服電機(jī)。數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)根據(jù)聯(lián)接件與光柵尺上的滾輪相接，光柵尺的屏幕分辨率為5µm，與光柵尺相接的數(shù)顯式儀可表明操作臺(tái)的準(zhǔn)確部位，數(shù)顯式儀與電子計(jì)算機(jī)根據(jù)串口通信傳遞數(shù)據(jù)。實(shí)際聯(lián)接如下圖1所顯示。 機(jī)床導(dǎo)軌和操作臺(tái)的偏差是數(shù)控車床健身運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵偏差源。假設(shè)滑軌副作剛體健身運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樯a(chǎn)制造及安裝偏差的存有，其健身運(yùn)動(dòng)有六個(gè)可玩性，即健身運(yùn)動(dòng)徑向存有精準(zhǔn)定位偏差，其他五個(gè)可玩性也是有少量偏差(二項(xiàng)平行度偏差和三項(xiàng)拐角偏差)。那樣，三軸數(shù)控車床的三個(gè)徑向健身運(yùn)動(dòng)一共有18項(xiàng)偏差，與此同時(shí)三軸間還存有三項(xiàng)關(guān)聯(lián)偏差即平整度偏差(xy，yz，zx)，故數(shù)控車床事實(shí)上一共有21項(xiàng)初始偏差。 運(yùn)用以上的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可測(cè)到數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)在X、Y2個(gè)方位的平行線偏移偏差。

1.2 危害精確測(cè)量效果的原因及清除方式危害精確測(cè)量效果的首要要素有:光柵尺與操作臺(tái)的平面度、機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)的明確、精確測(cè)量時(shí)的運(yùn)作速率、數(shù)據(jù)處理方法中的舍入偏差等。 光柵尺與數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)的平面度，是導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差值稍大的首要原因，在精確測(cè)量前要仔細(xì)調(diào)節(jié)。調(diào)整時(shí)將表架固定不動(dòng)在工作臺(tái)子上，千分尺的延展性斷路器靠在光柵尺的外表層(基準(zhǔn)點(diǎn))。當(dāng)操作臺(tái)健身運(yùn)動(dòng)時(shí)，依據(jù)表針的晃動(dòng)狀況來(lái)調(diào)節(jié)光柵尺的兩邊，直到表針晃動(dòng)在±5µm中間，就可以覺(jué)得二者平行面。 是不是能精準(zhǔn)地明確機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)是危害精確測(cè)量效果的關(guān)鍵原因，由于系統(tǒng)軟件的機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)是全部精確測(cè)量全過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)軟件選用感應(yīng)行程開(kāi)關(guān)做為粗定位，健身運(yùn)動(dòng)軸一旦足球越位，該軸的健身運(yùn)動(dòng)馬上終止，使操作臺(tái)不會(huì)再朝足球越位地區(qū)健身運(yùn)動(dòng)。機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)的精準(zhǔn)定位采用找尋數(shù)據(jù)庫(kù)索引部位的方法，將要Index數(shù)據(jù)信號(hào)和行程開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)組成，捕獲軸的所在位置。電子計(jì)算機(jī)最先獲得行程開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)，再傳出捕獲Index數(shù)據(jù)信號(hào)的指令并操縱電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，GM400遇到伺服電機(jī)的第一個(gè)Index數(shù)據(jù)信號(hào)將做為部位捕獲到的開(kāi)啟數(shù)據(jù)信號(hào)，捕獲到的所在位置就可以做為系統(tǒng)軟件的機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)。GM400捕獲的原點(diǎn)部位是開(kāi)啟單脈沖來(lái)臨時(shí)時(shí)刻刻健身運(yùn)動(dòng)軸的具體部位，捕獲位置精密度可達(dá)±1個(gè)單脈沖，體現(xiàn)到數(shù)顯式儀里，可使起點(diǎn)精準(zhǔn)定位偏差操縱在5µm之內(nèi)。 精確測(cè)量時(shí)的運(yùn)作速率事實(shí)上并不危害系統(tǒng)偏差，它僅僅使測(cè)得偏差的表現(xiàn)值稍大或偏小，一般來(lái)說(shuō)，速率越大，測(cè)出的偏差標(biāo)值越小，相反越大(從下邊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看得出)。 此外，因?yàn)闇y(cè)量誤差和賠償值全是很小的數(shù)，因而在數(shù)據(jù)處理方法時(shí)要盡可能減少舍入偏差。2 誤差賠償?shù)耐瓿?/p>

2.1 偏差賠償基本原理測(cè)到不一樣速率下的偏差，依據(jù)效率與總體目標(biāo)部位座標(biāo)，選用查詢表(數(shù)據(jù)分析表存于電子計(jì)算機(jī)中)法明確該總體目標(biāo)部位的測(cè)量誤差，用手機(jī)軟件造成一個(gè)尺寸相同、方位反過(guò)來(lái)的賠償值立即加到管理程序的總體目標(biāo)部位座標(biāo)上。偏差賠償系統(tǒng)軟件原理如下圖2所顯示。

2.2 偏差賠償?shù)氖謾C(jī)軟件完成一個(gè)數(shù)控機(jī)床是由硬件配置、手機(jī)軟件一同構(gòu)成的，缺一不可。當(dāng)硬件開(kāi)發(fā)、拼裝進(jìn)行后，系統(tǒng)軟件能不能按設(shè)計(jì)規(guī)定一切正常工作中非常大水平上在于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)關(guān)鍵由復(fù)位、串口通信、數(shù)據(jù)處理方法、交流伺服電機(jī)操縱等控制模塊構(gòu)成，手機(jī)軟件偏差賠償步驟見(jiàn)圖3。 3 實(shí)驗(yàn)認(rèn)證

3.1 實(shí)驗(yàn)方式操作臺(tái)的走刀速率各自為300mm/min、350mm/min、400mm/min。偏差精確測(cè)量按單方位開(kāi)展并選用臺(tái)階循環(huán)系統(tǒng)檢驗(yàn)方法，即每精確測(cè)量一次，總體目標(biāo)部位提升一個(gè)單位長(zhǎng)度(可以是1mm，0.5mm等)，每一次精確測(cè)量前要先回機(jī)械設(shè)備起點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)每精確測(cè)量一次，總體目標(biāo)部位提升1mm。全部行程安排偏差精確測(cè)量結(jié)束后，就可以進(jìn)到偏差賠償程序流程，檢測(cè)添加賠償后的精準(zhǔn)定位偏差。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以X軸為例子，由實(shí)驗(yàn)知，數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)在120mm的行程安排上，較大偏差做到400µm，且偏差轉(zhuǎn)變呈起伏情況，沒(méi)有固定規(guī)律。但在執(zhí)行偏差賠償后，可將全行程安排偏差操縱在15µm之內(nèi)，進(jìn)一步提高了數(shù)控機(jī)床操作臺(tái)的精密度。實(shí)際較為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息如下圖4～圖6所顯示(Δmax、Δ'max各自表明賠償前、后的較大偏差)。Δmax=410µm，Δ'max=15µmΔmax=400µm，Δ'max=15µmΔmax=385µm，Δ'max=15µmΔL=0.5m，Δ'max=15µm

測(cè)到每個(gè)速率下的測(cè)量誤差后，這種數(shù)據(jù)信息被全自動(dòng)存進(jìn)電子計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析表，在日后的實(shí)際加工中，電子計(jì)算機(jī)會(huì)依據(jù)狀況把賠償值全自動(dòng)添加操作臺(tái)的健身運(yùn)動(dòng)中，促使加工精密度進(jìn)一步提高。圖6為在電子計(jì)算機(jī)中存在偏差表的情形下，每總體目標(biāo)部位提升ΔL=0.5m時(shí)測(cè)出的精準(zhǔn)定位偏差，其較大精準(zhǔn)定位偏差Δ'max仍可調(diào)節(jié)在15µm之內(nèi)。

3.3 結(jié)果數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位偏差是由多個(gè)方面要素導(dǎo)致的。最先，滾珠絲桿分度圓直徑總計(jì)偏差是危害操作臺(tái)部位精密度的首要要素。次之，構(gòu)造構(gòu)件的具體位置和規(guī)格偏差及傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)件的空隙和形變也是導(dǎo)致精準(zhǔn)定位偏差的不可忽視的原因。此外，光柵尺安裝不合理、安裝光柵尺的櫥柜臺(tái)面高低不平及其數(shù)據(jù)處理方法時(shí)的舍入偏差也會(huì)發(fā)生危害。 4 結(jié)果從實(shí)驗(yàn)知，精準(zhǔn)定位偏差在執(zhí)行賠償后大幅減少，這表明賠償方式是恰當(dāng)合理的。偏差賠償技術(shù)性是智能制造系統(tǒng)軟件中提升加工精密度的核心技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析表的手機(jī)軟件偏差賠償方式，可以較小的資金投入在沒(méi)有更改系統(tǒng)軟件硬件設(shè)備的情況下完成，確實(shí)是一種提升數(shù)控機(jī)床精度等級(jí)的資金行得通的方法。

以上是《CNC系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究》的介紹，原文鏈接：http://sttcmm.cn/cncjg/3102.html