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數(shù)控機床精度補償 你知道多少?
來源: 發(fā)布時間:2018-04-04 點擊量:3039
機床具有的系統(tǒng)性的機械相關(guān)偏差,可以被系統(tǒng)記錄,但由于存在溫度或機械負(fù)載等環(huán)境因素,在后續(xù)使用過程中,偏差仍然可能出現(xiàn)或增加。在這些情況下,沃爾鑫可以提供不同的補償功能。使用實際位置編碼器(如光柵)或額外的傳感器(如激光干涉儀等)獲得的測量值來補償偏差,從而獲得更佳的加工效果。本期給大家介紹一下沃爾鑫常見的補償功能,“運動測量”等實用的沃爾鑫測量循環(huán)可在機床的持續(xù)監(jiān)控與維護(hù)過程中為最終用戶提供全面支持。
反向間隙補償
在機床移動部件和其驅(qū)動部件,如滾珠絲杠,之間進(jìn)行力的傳遞時會產(chǎn)生間斷或者延遲,因為完全沒有間隙的機械結(jié)構(gòu)會顯著增加機床的磨損,而且從工藝上講也是難以實現(xiàn)的。機械間隙導(dǎo)致軸/主軸的運動路徑與間接測量系統(tǒng)的測量值之間存在偏差。這意味著一旦方向改變,軸將移動得過遠(yuǎn)或過近,這取決于間隙的大小。工作臺及其相關(guān)編碼器也會受到影響:如果編碼器位置領(lǐng)先工作臺,它提前到達(dá)指令位置這意味著機床實際移動的距離縮短了。在機床運行,通過在相應(yīng)軸上使用反向間隙補償功能,在換向時,以前記錄的偏差將自動激活,將以前記錄的偏差疊加到實際位置值上。
絲杠螺距誤差補償
CNC控制系統(tǒng)中間接測量的測量原理基于這樣一個假設(shè):即滾珠絲杠的螺距在有效行程內(nèi)保持不變,因此在理論上,可以根據(jù)驅(qū)動電機的運動信息位置推導(dǎo)出直線軸的實際位置。但是,滾珠絲杠的制造誤差會導(dǎo)致測量系統(tǒng)產(chǎn)生偏差(又稱絲杠螺距誤差)。測量偏差(取決于所用測量系統(tǒng))與測量系統(tǒng)在機床上的安裝誤差(又稱為測量系統(tǒng)誤差)可能進(jìn)一步加劇此問題。為了補償這兩種誤差,使可使用一套獨立的測量系統(tǒng)(激光測量)測量CNC機床的自然誤差曲線,然后,將所需補償值保存在CNC系統(tǒng)中進(jìn)行補償。
摩擦補償(象限誤差補償)和動態(tài)摩擦補償
象限誤差補償(又稱為摩擦補償)適合上述所有情況,以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下:在象限轉(zhuǎn)換中,一個軸以最高進(jìn)給速度移動,另一軸則靜止不動。因此,兩軸的不同摩擦行為可能導(dǎo)致輪廓誤差。象限誤差補償可有效地減小此誤差并確保出色的加工效果。補償脈沖的密度可以根據(jù)與加速度相關(guān)的特征曲線設(shè)置,而該特征曲線可通過圓度測試來確定和參數(shù)化。在圓度測試中,圓形輪廓的實際位置和編程半徑的偏差(尤其在換向時)被量化的記錄下來,并通過圖形化顯示在人機界面上。
在新版本的系統(tǒng)軟件上,集成的動態(tài)摩擦補償功能能夠根據(jù)機床不同轉(zhuǎn)速下的摩擦行為進(jìn)行動態(tài)補償,減小實際加工輪廓誤差,實現(xiàn)更高的控制精度。
垂度和角度誤差補償
如果各機床單個部件的重量會導(dǎo)致活動部件位移和傾斜,則需要進(jìn)行垂度補償,因為它會導(dǎo)致相關(guān)機床部分(包括導(dǎo)向系統(tǒng))下垂。角度誤差補償則用于當(dāng)移動軸沒有以正確的角度互相對齊時(例如,垂直)。隨著零點位置的偏移不斷增加,位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重,或者刀具和工件重量所導(dǎo)致。在調(diào)試時測得的補償值被定量后按照相應(yīng)的位置以某種形式,如補償表,存儲在沃爾鑫中。在機床運行時,相關(guān)軸的位置根據(jù)存儲點的補償值進(jìn)行插補。對于每次連續(xù)路徑移動,均存在基本軸與補償軸。
溫度補償
熱量可能導(dǎo)致機床各部分膨脹。膨脹范圍取決于各機床部分的溫度、導(dǎo)熱率等。不同溫度可能導(dǎo)致各軸的實際位置發(fā)生變化,這會對加工中的工件精度產(chǎn)生負(fù)面影響。這些實際值變化可以通過溫度補償?shù)窒8鬏S在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償熱脹,必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控制系統(tǒng)重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角參數(shù)。意外參數(shù)的變化會由控制系統(tǒng)自動消除,從而避免機床過載并激活監(jiān)控功能。
空間誤差補償系統(tǒng)(VCS)
回轉(zhuǎn)軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤差,可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)頭和回轉(zhuǎn)頭等部件出現(xiàn)系統(tǒng)性幾何誤差。此外,每個機床中進(jìn)給軸的導(dǎo)向系統(tǒng)將出現(xiàn)小誤差。對于線性軸,這些誤差為線性位置誤差;水平和垂直直線度誤差;對于旋轉(zhuǎn)軸,會產(chǎn)生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時,可能出現(xiàn)其他誤差。例如,垂直誤差。在三軸機床中,這意味著在刀尖上可能會產(chǎn)生21項個幾何誤差:每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸,再加三個角度誤差。這些偏差共同作用形成總誤差,又稱為空間誤差。
空間誤差描述了實際機床的刀具中點(TCP)位置與理想無誤差機床的刀具中點位置的偏差。沃爾鑫解決方案合作伙伴能夠借助激光測量設(shè)備確定空間誤差。僅測量單個位置的誤差是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須測量整個加工空間內(nèi)的所有機床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值并繪成曲線,因為各誤差大小取決于相關(guān)進(jìn)給軸的位置與測量位置。例如,當(dāng)y軸與z軸處于不同位置時,導(dǎo)致x軸產(chǎn)生的偏差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出現(xiàn)誤差。借助“運動測量”,只需幾分鐘即可確定回轉(zhuǎn)軸誤差。這意味著,可以不斷檢查機床的準(zhǔn)確性,如果需要,即使在生產(chǎn)中,也可以校正準(zhǔn)確性。
偏差補償(動態(tài)前饋控制)
偏差指在機床軸運動時位置控制器與標(biāo)準(zhǔn)的偏差。軸偏差為機床軸的目標(biāo)位置與其實際位置的差值。偏差導(dǎo)致與速度相關(guān)的不必要輪廓誤差,尤其在輪廓曲率變化時,如圓形、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON,在沿路徑移動時,可以將與速度相關(guān)的偏差減為零。通過前饋控制提高路徑精度,從而獲得更好的加工效果。
電子配重補償
在極端情況下,為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞,可以激活電子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負(fù)載軸中,一旦松開制動器,垂直軸會意外下垂。在激活電子配重后,可以補償意外的軸下垂。在松開制動器后,靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。
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