数控机床定位误差的补偿研究.pdf

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1、2015年2月机床与液压Feb．2015第43卷第3期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．43No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．030数控机床定位误差的补偿研究于博，于正林，顾莉栋，曲超平，周家贺(长春理工大学，吉林长春130022)摘要：数控机床的定位精度是决定其加工质量的关键因素。针对数控机床定位误差存在的累积性和重复性．提出了增量式误差补偿法，建立了通用的增量式误差补偿模型，并将其应用于由本实验室自主研发的“切线法数控成形非球面机床”中。经实验分析表明：增量式误差补偿法可以大幅地提高数控机床的定位精度。关键词：数控

2、机床；定位误差；增量式补偿中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)3—116—3ResearchonCompensationofLocationError0fCNCMachineToolYuBo，YUZhenglin，GULidong，QUChaoping，ZHOUJiahe(ChangchunUniversityofScienceandTechnology，ChangchunJilin130022，China)Abstract：ThelocationaccuracyofCNCmachinetoolisthekeyfactorforitsmachi

3、ningquality．Theincrementalerrorcompensa—tionalgorithmwasproposedbyaimedattheaccumulationandrepeatabilityoflocationerrorofCNCmachinetoo1．Auniversalineremen—talerrorcompensationmodelwasbuih，whichwasappliedinthe“AspheficCNCmachinetoolbyTangentMethod”developedinfree—dom．Theexperimentalanalysisshows

4、thatthisincrementalerrorcompensationalgorithmcanimprovethelocationaccuracyofCNCma—chinetoolbyawidemargin．Keywords：CNCmachinetool；Locationeror；Incrementalcompensation0前言1定位误差检测数控机床的定位精度是指其运动轴在控制系统的伴随计算机、通信和传感器等技术的飞速发展，作用下所能达到的位置精度⋯。数控机床定位精度是数控机床的定位精度有了显著提高，传统的量规、百决定其加工质量的关键因素]。影响数控机床定位精分表等量具已无法满

5、足当代机床精度的检验要求。具度的因素很多，其主要归为以下几点：(1)导轨几有纳米级精度的激光干涉仪已成为当前主流的机床校何误差的影响；(2)控制系统的影响；(3)丝杠螺核设备。距的不均匀性：(4)丝杠与螺母之间正反向运动间激光干涉仪以真空中的激光波长作为测量基准，隙的不等性；(5)机床零部件的热膨胀系数不等性；具有稳定性好、分辨率高、抗干扰能力强、可测范围(6)机床屏蔽不良、电缆布线不合理或电网电源干大等优点。本实验室使用的是英国Renishaw公司生扰等]。由于上述因素的存在，使得数控机床的定产的ML一10型激光干涉仪．其激光头为He—Ne激光位误差在某种程度上是不可避免的。因此．

6、若想实现器，发出激光的波长约为0．633m。该仪器线性测数控机床的高精度位置控制，必须采取有效的定位补量精度可达0．5x10～，测量分辨率为0．001txrn，线性偿措施。测距为40Ill(选型为80m)，最高测速为60m／min。作者根据数控机床定位误差的累积性及重复性，激光干涉仪的测量原理如图l所示，该仪器主要提出了增量式误差补偿法。该方法属于前瞻误差补偿由激光头、干涉镜、反射镜组成，通常，干涉镜和机理论，它不同于传统的误差补偿法，其不仅可以应用床进给系统相连，反射镜固定在另一边。测量时，机于数控机床的位置插补控制中，而且对于高速进给的床进给机构带动干涉镜移动，使干涉镜位置发生变

7、速度插补控制，该方法同样适用。作者以增量式误差化．从而使激光器回光孔的激光出现明暗条纹的交替补偿理论为基础，建立了通用的增量式误差补偿模变化，明暗交替每出现一次，说明机床进给机构已走型，并应用于本实验室自主研发的“切线法数控成过一个激光波长的距离．激光器通过识别回光孑L的激形非球面机床”中．经实验分析得知：增量式误差光明暗交替变化并进行电子细分，即可得到机床进给补偿法可以有效提高数控机床的定位精度。机构位置变化值。收稿日期：2013—12—13基金项目：国