数控机床伺服进给系统不对中误差的研究.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第16期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．42No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．16．006数控机床伺服进给系统不对中误差的研究常瑞丽，崔国玮(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要：研究数控机床伺服进给系统编码器和连轴器安装不对中与机床控制精度的关联。分析不对中机制，建立不对中振动模型，探讨其对电机输出转矩以及机床伺服进给误差的影响。关键词：数控机床；进给系统；误差分析中图分类号：T

2、P229文献标识码：B文章编号：1001—3881(2014)16—016—2ResearchonMisalignmentErrorofNCMachineToolServoDrivingSystemCHANGRuili．CUIGuowei(SchoolofInformationEngineering，UniversityofScienceandTechnologyInnerMongolia，BaotouInnerMongolia014010．China)Abstract：Therelationbetweenfi

3、xingmisalignmentofNCmachinetooldrivingsystemmotorencoder＆couplingandmachinetoolcontrolprecisionwasresearched．Themisalignmentmechanismwasanalyzed，andthemisalignmentvibrationmodelwasbuilt．ThemisalignmenteffectsonmotoroutputtorqueandthemachinetoolseITOdrivinger

4、rorwerediscussed．Keywords：NCmachinetool；Drivingsystem；Erroranalysis在数控机床伺服进给系统全闭环控制过程中，由根据正弦定理，可得于电动机编码器、联轴器和滚珠丝杠螺母副安装不对堡：：一：：r1、A0一O0中，引起系统振动，并对运动精度控制产生不利影响。因此，不对中是数控机床伺服进给系统产生周期由图1可知AO0=180。一／_AOB性误差的主要原因。文中深入研究编码器、连轴器安令O0=e。，AO=R。，则式(1)可化为装不对中与机床控制精度的关联。s

5、inLOA～0：．e0(2)1电动机编码器安装偏心引起的误差其中：e。为编码器安装偏心量，R。为编码器半径。在数控机床伺服进给系统中，电动机编码器与滚由于OA0很小，接近于0，因此式(2)可近似为珠丝杠节距实现进给轴的位置测量。当编码器安装偏心时，进给轴就会产生误差，影响机床的定位精度。LOA～0：．e0(3)图1为产生径向偏差连接的轴向视图。图中OA0即为编码器安装偏心引起的角度误差。LA0B为实测角度，LAOB为理论角度，则LAOB=当sinLAOB=1时，角度误差达到最大值，即LA0B+OA0，其中OA0

6、为测量角度误差。OA～0=co式(3)表明编码器安装偏心引起的角度误差近似与偏心量成正比、与编码器半径成反比，并随编码器转过的角度呈周期性变化。若把角度误差采用直线误差表示，则式(3)可写成△ee=_-．e0P(L4珥)其中：P为滚珠丝杠导程。图1编码器偏心误差分析当sinLAOB=1时，直线误差达到最大值，即收稿日期：2013—07—25作者简介：常瑞丽(1978一)，硕士，副教授，主要从事电子技术教学及数控技术的应用研究。E—mail：cr~006@126．corn。第16期常瑞丽等：数控机床伺服进给系统不

7、对中误差的研究·17·综上所述，联轴器安装偏心引起的角度误差与安=l_p(5)装偏心量e成正比、与截面半径R成反比，引起综上分析，编码器安装偏心，会引起以工作频率的直线误差随滚珠丝杠的导程呈周期性变化。因为主的误差，也即是编码器安装不对中造成的频率特此，增大联轴器截面半径可以降低安装偏心引起的征。但是由于编码器安装精度要求，其造成的误差一误差。般较小，在定位精度要求不高的场合，可以忽略不图3是某数控机床y轴速度为2000mm／min时计。但对于精度较高的数控机床，编码器安装不对中的空载测试曲线，在采样频率为83

8、Hz时，同时获取引起的误差则必须考虑。当前的光栅尺和编码器反馈信息。在1700～18602联轴器安装偏心引起的误差mm位置测试段，瞬时误差均匀分布10个正弦波。联轴器是连接电动机输出轴与滚珠丝杠的桥梁。该图表明：瞬时误差波动呈周期性变化，其周期与丝当电动机输出轴与滚珠丝杠平行不对中时，联轴器将杠导程相等。说明系统振动信号的来源可能是编码器电动机输出轴与滚珠丝杠刚性固结，强迫滚珠丝杠随或