机械数控机床位置控制及误差补偿分析
来源:用户上传
作者:
摘 要：数控机床是一种高度智能的设备，但在实际应用中，某些CNC机床，特别是经济型CNC机床，存在许多不令人满意的情况，例如参考点位置的设置和内置插补程序的缺乏。在某些配件中，这些地方经常需要在使用过程中不断进行优化、开发和更换。以参考点位置的变化和调整过程为例进行介绍。
关键词：接近传感器;定位精度;误差补偿
中图分类号：TG659文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.028
数控机床零点已在出厂时设置，并且是无法更改的固定点。参考点是设置为在运行期间找到机床零点的点。这点或与机械零点同位，或与机械零点偏移，在出厂前已设置完毕，工作时若出现报警状态，表明参考点返回异常，不能寻找正确位置，这是由于坐标轴的越位现象产生的故障，可操作复位键复位。数控机床作为智能先进设备，合理解决这个问题是毋庸置疑的，工作人员可以在坐标轴的正极限位置设置为参考点位置，在接通电源后，坐标轴将始终位于参考点的负方向。直接返回参考点不会导致超程。
实际上，当机床返回到参考点时，每次螺钉旋转，接近传感器都会产生一个零脉冲。那么，哪个零脉冲应该作为参考信号呢？我们可以把硬件挡块和行程开关安装在坐标轴的特定位置作为参考点减速开关使用。因为该开关可以进行初期定位，传感器可检测多个零脉冲信号，通过减速开关确定返回参考点的信号。另外，CNC装置应正确识别零脉冲信号，若CNC装置速度很低时，减速开关务必将信号传输到PLC输入端。因此机床参考点返回采用双开关方法，其一是初期定位的坐标轴减速开关，其二是精确定位的接近传感器，机床误差对产品的生产质量也是至关重要的。
在机床应用中常采用误差补偿技术，该技术目前被广泛认识，但是在实际机床加工生产中应用较少，目前在实际应用中主要解决误差源的辨识能力、误差产生后的补偿能力等。在数控机床加工中，实际影响因素很多，包括生产车间室内温度、屋内环境空气质量、机床安装误差、温度误差等，在工作中，机加工人逐步认识到了空间误差、高频误差等。科研人员对误差源也逐步深入研究，检测某一具体的单项误差，根据误差进行补偿研究。
机床车间实际加工时，不同类机床的刀具、工件不同，运行时都存在相对运动，因此产生了动态误差，对这个动态误差也要进行实时补偿，因此，若想提高机床加工的水平，除了对基本的静态误差进行补偿外，还应对动态补偿技术进行研究，以满足加工要求、保证产品质量。近年来，机床生产企业和高校科研院所对数控机床误差研究增多，这对未来的机床生产、产品质量的提升都有一定的助推作用，但是由于误差研究需要实践经验，企业技术人员工作时间不充足，完成工作任务即可，对机床的深入研究时间不多，高校科研院所的研究人员理论研究偏多，所以目前误差补偿研究还没有广泛的应用于实践中。
那么，针对误差补偿，其根本的思想是需要通过在机床工作中把误差值通过显示屏输入到系统当中，输入后，电子控制系统进行理论计算，得到补偿参数，进而控制机床进行补偿，这样能够尽量减少生产后的产品在外形和尺寸等方面存在误差。一般来讲，数控机床精确度高，其误差补偿可分解为两个方面，一是软件的误差补偿，二是硬件的误差补偿，机床长时间使用，二者都应该进行误差补偿，以提高加工精度。定位精度误差源也是误差的一种，其影响因素较多，而且个别因素会随着机床运行发生随机变化，目前没有得到完整的定位精度模型。在实际生产研究过程中，对机床的定位精度影响进行分析，分析机床加工不同零件时的定位精度规律，这种后续进行精度误差的补偿、如何来提高定位精度，减小误差是必要工作。
目前，针对数控机床的进给系统，也应对其定位精度进行深入研究，进给系统的精度关系到整个机床的生产过程，对提高机床的整体性能起到很大的促进作用。通过对进给系统的定位精度进行检测，可以得到进给系统存在的误差源，其产生的原因是什么，如何减小误差，提高精度，对理论研究进行实际验證，通过误差值的大小，提出误差补偿的方法，提高整体工作性能。在误差产生后，理论分析误差数值，对进给系统各坐标轴的参数进行反复修正，修正数值应一点点跟进，可以提高机床定位精度。
近些年，数控机床在各类误差补偿方面已经开展了很多研究，并得到了十足的进步与发展，但是在普遍性、系统性、推广实用方面还存在一定的差距，未来应该在如何建立误差综合模型、深入研究不同类型的机床、建立并开发低成本的误差精度检测补偿方法等几个方面探索研究。误差的控制和补偿是降低数控机床误差的有效途径，精度控制和误差补偿都提高了，就会得到行业和企业的认可，误差补偿灵活性好，经济效益较好，对提高企业的利润尤为显著，因此在企业推广应用是必然趋势。
参考文献：
[1] 庾辉，李梦奇，李冬英，等.数控机床定位精度研究进展[J].机械设计与研究，2015（6）.
[2] 蒋薇，陈本锋. 数控机床的位置误差及补偿方法探析[J].装备制造技术，2016（5）.
[3] 刘慧敏. 高强度运行环境下机械数控机床位置控制研究[J]. 科技通报，2018（2）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15242570.htm
