第八章 数控机床误差与补偿.ppt

二、热误差的测量1、主轴热变形的测量主轴系统热误差测量?z首先在主轴表面布置多个温度传感器在主轴端面布置非接触式位移传感器，让主轴连续运行，同时采集各温度传感器温度信号和位移传感器位移信号温度传感器位移传感器在主轴端面布置接触式位移传感器，让主轴连续运行一段时间后，记录一次各温度传感器数据，测量一次热变形。8.3热误差补偿8.3热误差补偿二、热误差的测量2、进给轴热变形的测量进给系统热误差测量?x温度传感器温度传感器温度传感器首先在丝杠两端轴承和螺母副处布置温度传感器让机床工作运动一段时间，采用光栅或激光干涉仪测量进给轴某位置处的定位误差三、热误差建模通过热误差测量可得到多个测温点的温度值和热误差值，由于测温点比较多，所以需要对测温点进行优化，找出热敏感点，然后用线性回归的方法建立误差值与热敏感点之间的函数关系。模糊聚类方法优化测温点8.3热误差补偿四、热误差补偿方法指令位置显示位置电机指令位置运动控制K0、tanβ、P0位置反馈+-选择开关RS232PLC温度采集独立补偿装置热误差补偿模块结构框图8.3热误差补偿五、热误差补偿实验热误差补偿现场0-4通道测温点数据和主轴热误差数据热误差补偿结果?Z=-82.0940-0.5159×T1-0.3879×T3+6.4780×T98.3热误差补偿*8.1概述8.2几何误差补偿8.3热误差补偿8.4间隙误差补偿8.5摩擦误差补偿8.6伺服参数优化一、间隙产生原因及影响产生原因：机床滚珠丝杠与螺母副之间存在间隙，不能紧密接触，产生轴窜动。随着机床的使用，磨损逐渐加剧，产生间隙。影响：工作台反向运动时电机空转而工作台并不运动，造成±D/2的定位误差，影响机床精度间隙过大时，动态响应特性变差,发生振荡解决方案：采用高精度的滚珠丝杠安装丝杠时进行预紧用数控系统指令补偿间隙8.4间隙误差补偿无间隙二、间隙误差的测量根据光栅反馈值与位置指令之差，测得机床反向间隙误差D反向间隙测量根据激光干涉仪测得的机床实际位置与位置指令之差，测得机床反向间隙误差D8.4间隙误差补偿三、间隙误差的补偿正向→负向时，全部行程之内都补偿D/2负向→正向时，全部行程之内都补偿-D/21、间隙较小时的补偿方法正向运动反向运动时间补偿值-D/2D/28.4间隙误差补偿当D较大时，会造成电机加速度过大，系统不平稳，产生振荡；控制器产生饱和现象；产生跟随误差。间隙补偿值变化情况 解决方案： 间隙补偿量增量式增长：在一定的插补周期内，逐步增加补偿量，实现补偿值的跳跃，而避免了一个周期内补偿值大的变化。2、间隙较大时的补偿方法8.4间隙误差补偿间隙补偿过程中，补偿量的符号会在反向点处发生变化，因此准确地判断反向点至关重要。根据数控系统内部提供的位置插补命令，可以准确判断反向点。当前插补周期的位置命令为yi，上一插补周期的位置插补命令为yi-1； ?=yi-yi-1?0工作台正向运动;?0,工作台负向运动?=0反向点处工作台短时间内静止。若?的符号由=变为，或由=变为则认为发生反向，该点可以认为是反向点。四、反向点的判断8.4间隙误差补偿仿真实验结果对比：补偿前，编码器位置信号轮廓精度较好，光栅位置信号轮廓误差较大补偿后，光栅位置信号误差较小机床实验结果对比：相比于补偿前，补偿后误差校正量正确地施加于系统中五、间隙补偿验证8.4间隙误差补偿*8.1概述8.2几何误差补偿8.3热误差补偿8.4间隙误差补偿8.5摩擦误差补偿8.6伺服参数优化工作台低速运动时，静摩擦占主导地位。工作台速度较高时，体现为与方向相关的库仑摩擦和与速度相关的粘性摩擦(阻尼)。两者之间呈现剧烈的非线性特性。Stribeck摩擦力模型一、摩擦力特性分析8.5摩擦误差补偿技术二、摩擦误差产生原因高速时，速度指令大→电机转矩大于摩擦力，不会造成摩擦误差。低速时，速度指令小→电机转矩小，当电机转矩小于摩擦力时，电机在旋转，但工作台并不运动，造成摩擦误差当电机转矩小于摩擦力时，能量被传动系统弹性环节储存起来，当电机转矩大于摩擦力时，由于静摩擦力大于动摩擦力使得能量释放，造成系统振荡。8.5摩擦误差补偿技术二、摩擦误差产生原因工作台改变方向时速度为0，静摩擦力最大，摩擦误差最大，因此常把摩擦误差称为过象限误差，摩擦误差补偿也通常从反向点处开始。