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數控沖床是典型的機電一體化產品,數控沖床的品質主要取決于機械部件和優(yōu)化的裝配工藝以及機電部件配合的密切程度。數控沖床的傳動系統(tǒng)由伺服電機驅動滾珠絲杠螺母副將旋轉運動轉化為直線運動。數控沖床直線位移由位置檢測裝置系統(tǒng)檢測,位置測量系統(tǒng)可以分為直接測系統(tǒng)和間接測量系統(tǒng)。直接測量系統(tǒng)通常采用光柵尺來檢測坐標軸的實際直線位移,從而構成全閉環(huán)結構形式的數控沖床,其檢測精度最高,但調試較復雜。而間接測量系統(tǒng)通常采用電編碼器,通過直接測量伺服電機或者絲杠的角位移來實現對坐標軸直線位移的間接測量,從而構成半閉環(huán)結構形式的數控沖床,其檢測精度較高,調試相對容易;對于采用間接測量系統(tǒng)的數控沖床,由于編碼器只能檢測伺服電機的角位移,不能檢測坐標軸的實際直線位移,因此,坐標軸的位置精度主要取決于機械系統(tǒng)的精度和剛性。就是說,機械部件的制造和裝配精度會影響機床的實際定位精度。對于傳動系統(tǒng)機械部件的制造和裝配誤差可以通過數控系統(tǒng)的補償功能作一定程度的補償,包括絲杠的反向間隙補償和絲杠螺距誤差補償。
(1)絲杠的反向間隙補償
在機床裝配時,盡管采取了各種措施消除機床傳動系統(tǒng)中可能存在的反向間隙誤差,如滾珠絲杠螺母增加了消除反向間隙的機構,或者采用消隙的減速箱,但是,很難完全消除傳動系統(tǒng)中存在的反向間隙。因此,可以利用數控系統(tǒng)提供的反向間隙補償功能對誤差進行補償。對反向間隙進行補償,首先要準確地測量出反向間隙的大小。由于滾珠絲杠的制造誤差,
坐標軸的任何一個位置既有反向間隙也存在絲杠的螺距誤差,因此要在一個位置測量反向間隙往往不能測出實際的反向間隙誤差。通常采用多點測量法,在坐標軸的若干個位置測量出反向間隙,然后計算平均值。最精確的方式是采用激光干涉儀測量坐標軸全程的絲杠蝶、距誤差,同時可以測出準確的反向間障。
所謂反向間隙補償,就是在坐標軸反向時將刷得的反向間隙值加入位置指令中。表是8020數控系統(tǒng)的反向間隙補償參數,在補償時應將測得的反向間隙值要輸入到M032450。 在坐標軸返回參考點后,數控系統(tǒng)對于反向間隙的補償也隨即生效。要注意,如果反向間隙值過大,可能使數控系統(tǒng)在補償反向間隙時出現速度極限報警。
(2)絲杠螺距誤差補償
數控沖床傳動的關鍵機械部件是液珠絲杠。在珠絲杠采用螺旋前進的原理,將旋轉運動轉換為直線運動。在理想的情況下,絲枉沒有任何位置誤差,這時絲杠的每一個角位置,都對應一個直線位置。絲杠每旋轉300。所對應的直線位移量稱為絲杠螺距。絲杠的直線位置與角位置滿足下列關系:
絲杠的直線位移=絲杠螺距x(絲杠的旋轉角度/360°)
由于制造工藝的原因,在實際應用中絲杠不可能達到理想的精度,而是存在一定徹底螺距誤差。絲杠螺距誤差的大小決定了絲杠的精度等級。絲杠的螺距誤差同樣可以利用數控系統(tǒng)的補償功能部分消除或減小。數控系統(tǒng)對絲杠誤差補償的過程實際是通過調整絲杠的角度使得直線位移達到或接近指令位置。由于絲杠的誤差表現形式為非線性,因此數控系統(tǒng)對絲杠螺距誤差的補償采用了線性插補法。當然,線性補償與非線性誤差之間的矛盾在一定程度上會影響誤差補償的效果。
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