基于开放式数控系统的几何误差补偿研究.pdf

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1、基于开放式数控系统的几何误差补偿研究冰口张冲口张东升口陶涛口梅雪松口盛晓超1．西安交通大学机械工程学院西安7100492．西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049摘要：首先将21项几何误差产生的综合效应分解到各个轴，实现几何误差补偿模型。介绍了在一台开放式数控系统上实施软件误差补偿过程，软件误差补偿原理仅与机床本体的几何误差有关，而与基本指令无关。补偿嵌入算法简便易行，执行时间短，不影响系统的实时性。通过实际测量计算验证了补偿嵌入算法的有效性和实用性，对于提高国产数控系统几何误差补偿水平具有重要的工程价值。关键词：开放式系统几何

2、误差软件补偿中图分类号：TP311．11文献标识码：A文章编号：1000—4998f2011)05—0043—04Abstract：Thecombinedeffectsofthe21geometricalerrorswerefirstlydecoupledintoeachaxistomakethegeometricalerorcompensationmode1．Thesoftwareerorcompensationstrategy，whichwasmerelyrelatedwiththegeometricalerorsofmachinetools

3、andhasnothingtodowiththebasicinstructions．wasconductedinanopenCNCsystem．Thecompensationembeddingalgorithmissimpleandconvenient．Ittakesshortexecutiontimeanddoesn'taffectthesysteminrealtime．Theactualmeasurementandcalculationofthegeometrica1eroYsverifiedtheeffectivenessandpracti

4、calityofthecompensationembeddingalgorithm，whichhadsignificantconstructionvaluefortheimprovementofthegeometricalerrorcompensationofdomesticCNCsystems．KeyWords：OpenSystemGeometricalErrorsSoftwareCompensation数控机床的几何加工精度不仅影响着零件的加工软件误差补偿最根本的就是对理想数控指令进行精度，而且是机床性能重要的衡量指标之一，因此高修正，通过修

5、正后的数控指令值驱动数控机床使机床效、显著地提高机床的几何加工精度成为了研究机床刀具中心精确运动到加工点，实现误差补偿，但是该方的一个重要方向。机床几何误差在一定程度上属于准法在其软件的通用性、易用性、功能性方面存在明显的静态误差，有研究表明，几何误差和由温度引起的误差不足。虽然北京工业大学张晓龙、华中科技大学的曹甜约占机床总体误差的70％，其中几何误差相对稳定。容东、唐小琪[4实现了误差补偿软件的开发，但是其补偿易进行误差补偿⋯。因此可以利用几何误差补偿技术软件仅仅对点位运动、直线运动和圆弧运动三种基本消除或者降低机床本体系统的固有几何误差，达

6、到提数控指令的修改，对任意曲线则无能为力，这就造成此高机床本体加工精度的目的。方法通用性受到限制。而在文献[5]和[6]中，所建立的目前使用的误差补偿方法主要有硬件误差补偿方机构运动学模型和误差模型实质上仍然是基于机床结法和软件误差补偿方法。硬件误差补偿方法是通过开构分类的模型，也缺乏通用性。发以微处理器芯片为核心的误差补偿控制器以及专用因此，本文在将21项几何误差产生的综合几何误的接口电路向数控机床传送空间点的位置误差补偿信差分解到各个轴的基础上，介绍一种基于运动控制器息而达到误差补偿的目的。但是由于数控系统、伺服系的开放式数控系统的几何误差补

7、偿方法，补偿嵌入软统的多样性和封闭性，严重地阻碍了该项技术的普及件与基本指令无关，仅仅与机床本体的几何误差有关。推广，而且补偿时必须使用一台外部工控机来完成此方法更具有广泛适用性．而且对数控系统存储量要补偿任务．这种方法虽然开发相对容易，但是实现成本求小，易于数控机床实现插补计算的几何误差补偿嵌很高，并且不利于在复杂环境中应用。虽然范晋伟、杨入方法。万然、陈文、朱晓勇利用单片机控制技术实现了数控1几何误差补偿原理机床几何误差补偿器的开发．但还是难以摆脱硬件误差补偿的缺陷。对于一台三轴机床来说，除去轮廓误差，被确定为含有21个误差成分，即每根轴含有

8、6个误差成分(包国家重大科技专项(编号：2009ZX04014—023)收稿日期：2010年11月括一个位置误差、两个直线度误差以及滚转