Станки с ЧПУ в процессе обработки, от расчета программы обработки до управления станком для обработки, автоматически контролируются системой ЧПУ. Поскольку оператор не может вмешиваться, избегайте человеческих ошибок, но в то же время некоторые ошибки не могут быть компенсированы человеческим фактором. Поэтому сам станок с ЧПУ выдвигает более высокие требования к точности. Исходя из этого, также есть надежда, что система ЧПУ сможет в полной мере использовать функции станка с ЧПУ, чтобы автоматически компенсировать некоторые ошибки.
Для станков с ЧПУ с разомкнутым и полузамкнутым контуром точность позиционирования зависит в основном от точности подающего винта, поэтому в станках с ЧПУ часто используются высокоточные шариковые винты. Но винты всегда имеют производственные ошибки, и длительное использование приведет к их износу. Таким образом, одним из распространенных методов дальнейшего повышения точности позиционирования станков является компенсация погрешности шага шарико-винтовой передачи.
1, HАппаратный метод компенсации принципа ошибки шага шарико-винтовой передачи
В прошлом в станках с ЧПУ с разомкнутым контуром часто использовался аппаратный метод для компенсации ошибки шага, то есть использование механических методов для измерения кривой распределения ошибки шарико-винтовой передачи определенной оси в станках с ЧПУ, накопленная значение ошибки шага достигает импульса, эквивалентного позиции установки блока. Когда стол станка движется, микропереключатель, установленный на станке, посылает сигнал компенсации ошибки каждый раз, когда он касается блока, и шаговый двигатель получает указание сделать больше или меньше шагов через схему управления.
Этот метод компенсации прерывистых импульсов добавляет к столу станка с ЧПУ некоторые механические детали (например, компенсационный рычаг, блок и т. д.) и схемы (например, схемы, передающие компенсационный сигнал от микропереключателя к блоку ЧПУ). Кроме того, этот метод компенсации больше подходит для станков с ЧПУ с шаговым двигателем и методов импульсной инкрементной интерполяции, но не для станков с ЧПУ с полузамкнутым контуром с серводвигателем постоянного или переменного тока. Поэтому большинство станков с ЧПУ в настоящее время используют программные методы для компенсации ошибки шага шарико-винтовой передачи.
2,TПрограммный метод компенсации ошибки шага шарико-винтовой передачи.
Метод компенсации ошибки программного обеспечения основной идеи: в станке с ЧПУ на оси шарико-винтовой передачи во всем диапазоне перемещения, с инструкциями ЧПУ для позиционирования стола в определенных положениях в качестве командного положения, с высокоточным положением система измерения для измерения фактического положения этих положений (в настоящее время чаще всего используется лазерный интерферометр как высокоточный измерительный прибор), фактического положения и командного положения для сравнения, расчета ШВП Кривая распределения ошибок по всему ходу рассчитывается. Ошибки вводятся в ЧПУ в виде таблицы. После этого ЧПУ автоматически учитывает значения ошибок при управлении движением оси и компенсирует их с помощью подготовленной программы.
3, устройство для тестирования и анализ результатов
Возьмем, к примеру, продольный ШВП вертикально-фрезерного станка с ЧПУ. Эффективная рабочая длина направленного ШВП составляет 800 мм, а каждые 15 мм его длины в 300 мм являются точкой командного положения. Погрешность позиционирования каждой точки командного положения измеряется (разрешение 0,01 мкм) двухчастотным лазерным интерферометром. Получается кривая ошибки позиционирования продольного стола до компенсации ошибки шага, как показано на кривой, обведенной кружком на рисунке. После того, как ошибка шага компенсирована программным способом, кривая ошибки позиционирования показана на рисунке в виде круговой кривой. Очевидно, что точность позиционирования станков с ЧПУ значительно повышается за счет компенсации ошибки шага.
Компенсация ошибки шага является одним из эффективных способов повышения точности позиционирования станков с ЧПУ с разомкнутым и полузамкнутым контуром, но это не панацея. Повторяющиеся ошибки настройки, вызванные ежедневной жесткостью системы привода и производственными неточностями, не могут быть компенсированы. Кроме того, погрешность шага винта сильно зависит от температуры окружающей среды. Следовательно, единственный способ дальнейшего повышения точности станков с ЧПУ — это использование полностью замкнутой системы ЧПУ. В полностью замкнутой системе ЧПУ ошибка шага и некоторые другие ошибки находятся в замкнутом контуре положения и могут быть исправлены замкнутым контуром.
