数控机床误差补偿研究主要关键技术

发布时间:2017-09-27  发布者:禹创重工机械

  1、数控机床误差分析
  对数控机床误差进行误差补偿,   先需要深入了解和分析机床误差及误差产生源,认识各误差环节,掌握误差的性质,并确切掌握各误差之间的关系。对误差的分析,可以从误差的来源和误差的分类入手。
  从误差来源看,一般的数控机床主要由床身、立柱、主轴和各种直线导轨或旋转轴组成。其中的每一部分都会产生误差。误差源可分为:(1)机床部件的几何误差;(2)运动误差;(3)热变形;(4)切削力;(5)机床本身重量及负载所造成的变形误差;(6)机床装配误差;(7)测试设备误差;(8)刀具磨损;(9)夹具误差;(10)机床伺服控制误差及插补算法误差等。
  从误差来源还可以分为几何误差及运动误差、热误差、伺服控制误差和切削力误差等四个大类。在机床的各种误差源中,热误差及几何误差为   主要的误差分别占了总误差的45%和20,所以减少这两项误差特别是其中的热误差是提高机床加工精度的关键,而且越是精密的机床,热误差占总误差的比例越大,热误差不仅使产品的尺寸精度下降,而且因尺寸超差调整而影响生产率。
  从误差的性质来看,可以分为准静态误差和动态误差。所谓准静态误差就是指随时间缓慢变化而且与机床本身的结构有关的误差。它主要包括几何误差、运动部件低速运动时的运动误差、机床部件偏载引起的误差、热变形误差等,准静态误差占了机床总误差的70%。动态误差是指由主轴的回转运动误差、机床振动和机床伺服控制性能所带来的误差。动态误差   多地依赖于机床的运行工况。这些误差都将导致工件与刀具之间的相对位置的变化。
  从误差补偿角度对机床分类,则可以分为位置误差和非位置误差。与机床工作台或刀具位置(机床坐标)有关的误差,即误差可由坐标位置函数表达,如几何误差,机床重力(引起)误差,刀具磨损(引起)误差等。与机床工作台或刀具位置(机床坐标)无关的误差,如热误差(与温度高低有关)、力误差(与受力大小有关)。
  2、数控机床误差补偿的主要关键技术
  数控机床误差的补偿过程   重要的几个过程就是对误差进行建模、测量,并   终进行补偿的实施,因此,这些过程中涉及到的一些技术会对数控机床误差补偿的开展效果具有重要的影响,因此也就成为了进行误差补偿研究的主要关键技术。
  (1)误差建模技术
  对误差进行建模是进行误差补偿的重要前提,误差的建模可以分为误差综合建模和误差元素的建模。在机械加工中,机床加工精度   终是由机床上刀具与工件之间的相对位移决定的,刀具与工件之间的相对位移误差用运动学模型表示出来就是综合误差。误差元素的建模是针对检测得到的某一项误差元素,比如几何误差中的X轴直线定位误差或者机床主轴的热漂移误差,进行误差的建模。误差建模技术研究的关键在于寻找   为有效的建模方法将机床存在的误差通过所建立的模型准确的反应出来。
  (2)误差测量技术
  因为运动学模型是基于机床的各个独立误差成分来计算   终的位置和方向误差的,因而,需要对误差成分进行   和有效的测量和辨识。误差测量方法可以分为直接误差测量和间接误差辨识。直接误差测量是在机床不同位置和温度分布条件下,使用诸如激光干涉仪或其它光学或机械的方法来测量误差,直接误差测量一般测量的是单项误差。间接误差辨识是指用诸如伸缩式球棒仪、高精度平面光栅等测量仪器对误差进行测量,而后通过运动学建立的综合误差模型及其它数学方法对测得的误差进行分离而间接获得各误差成分,间接误差测量一般测量的是综合误差。一般来讲,直接误差测量      ,其测量原理   简单明了,但比较耗时。而间接误差测量则是一种快速、有效的测量机床误差分量的方法。误差测量技术研究的关键在于建立精度和效率之间的平衡,在不牺牲精度需要的情况下,尽可能的提高误差测量方法的效率。
  (3)误差的补偿实施技术
  误差的建模、测量研究的开展,   终是为了对误差进行补偿,误差补偿的实施过程可以分为离线补偿和实时补偿两种。所谓离线补偿,就是根据测量得到的误差对数控加工程序进行修改成为新的加工程序之后输入机床,或者是将测量得到的误差作为误差文件置于数控系统中,由系统在机床运行过程中进行调用达到误差补偿的效果。离线补偿时要求用于补偿的误差是已知甚至固定的数值,因此只能针对机床稳定的误差,比如机床的几何误差,对于机床的热误差由于和机床的温度场相关,而机床的温度是不断变化的,因此,   采取实时的补偿方法。
 

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