CNC-Werkzeugmaschinen in der Bearbeitung, von der Berechnung des Bearbeitungsprogramms bis zur Steuerung der Werkzeugmaschine für die Bearbeitung, werden automatisch vom CNC-System gesteuert. Da der Bediener nicht eingreifen kann, vermeiden Sie menschliche Fehler, aber gleichzeitig gibt es einige Fehler, die nicht vom Menschen kompensiert werden können. Daher stellt die CNC-Werkzeugmaschine selbst höhere Genauigkeitsanforderungen. Auf dieser Grundlage wird auch gehofft, dass das CNC-System den Funktionen der CNC-Werkzeugmaschine vollen Spielraum geben kann, um einige Fehler automatisch zu kompensieren.
Bei CNC-Werkzeugmaschinen mit offenem und halbgeschlossenem Regelkreis hängt die Positioniergenauigkeit hauptsächlich von der Genauigkeit der Vorschubspindel ab, sodass CNC-Werkzeugmaschinen häufig hochpräzise Kugelumlaufspindeln verwenden. Aber Schrauben haben immer Herstellungsfehler und der langfristige Gebrauch führt zu Verschleiß. Eine der gängigen Methoden zur weiteren Verbesserung der Positioniergenauigkeit von Werkzeugmaschinen besteht daher darin, den Steigungsfehler der Kugelumlaufspindel zu kompensieren.
1, Hardware-Methode zur Kompensation des Prinzips des Steigungsfehlers der Kugelumlaufspindel
In der Vergangenheit wurde in CNC-Werkzeugmaschinen mit offenem Regelkreis häufig das Hardwareverfahren verwendet, um den Steigungsfehler zu kompensieren, dh die Verwendung mechanischer Verfahren, um die Fehlerverteilungskurve einer bestimmten Achsenkugelumlaufspindel in CNC-Werkzeugmaschinen zu messen, die sich ansammelte Fehlerwert der Tonhöhe erreicht eine impulsäquivalente Position, um einen Block zu installieren. Wenn sich der Maschinentisch bewegt, sendet der an der Werkzeugmaschine installierte Mikroschalter bei jeder Berührung des Blocks ein Fehlerkompensationssignal, und der Schrittmotor wird angewiesen, mehr oder weniger Schritte durch den Steuerkreis zu machen.
Diese intermittierende Impulskompensationsmethode fügt dem Tisch der CNC-Maschine einige mechanische Teile (wie Kompensationshebel, Block usw.) und Schaltkreise (wie die Schaltkreise, die das Kompensationssignal vom Mikroschalter an die CNC-Einheit übertragen) hinzu. Außerdem ist dieses Kompensationsverfahren besser geeignet für schrittmotorgetriebene CNC-Werkzeugmaschinen mit offenem Regelkreis und Impulsinkrementinterpolationsverfahren, aber nicht für DC- oder AC-Servomotor-getriebene CNC-Werkzeugmaschinen mit halbgeschlossenem Regelkreis. Daher verwenden die meisten CNC-Werkzeugmaschinen derzeit Softwareverfahren, um den Steigungsfehler der Kugelumlaufspindel zu kompensieren.
2,TDas Softwareverfahren zur Kompensation des Steigungsfehlerprinzips der Kugelumlaufspindel.
Die Grundidee der Steigungsfehler-Softwarekompensationsmethode ist: in einer CNC-Werkzeugmaschine auf der Achse der Kugelumlaufspindel im gesamten Verfahrbereich, mit CNC-Anweisungen, um den Tisch in bestimmten Positionen als Befehlsposition mit hochpräziser Position zu positionieren Messsystem zur Messung der tatsächlichen Position dieser Positionen (die meisten der aktuellen Verwendung von Laserinterferometern als hochpräzises Messinstrument), der tatsächlichen Position und der Befehlsposition zum Vergleich, berechnen die Kugelumlaufspindel Die Fehlerverteilungskurve über den gesamten Hub ist berechnet. Die Fehler werden in Form einer Tabelle in die CNC eingetragen. Anschließend berücksichtigt die Numerische Steuerung automatisch die Fehlerwerte bei der Steuerung der Achsbewegung und kompensiert sie durch das erstellte Programm.
3, Testgerät und Ergebnisanalyse
Nehmen Sie als Beispiel die Längskugelumlaufspindel einer CNC-Vertikalfräsmaschine, die effektive Arbeitslänge der Richtungskugelumlaufspindel beträgt 800 mm, und alle 15 mm ihrer 300 mm Länge sind ein Befehlspositionspunkt. Der Positionierungsfehler jedes Befehlspositionspunkts wird durch ein Zweifrequenz-Laserinterferometer gemessen (seine Auflösung beträgt 0,01 um). Die Positionierungsfehlerkurve des Längstisches vor der Steigungsfehlerkompensation wird erhalten, wie in der eingekreisten Kurve in der Figur gezeigt. Nachdem der Neigungsfehler durch das Softwareverfahren kompensiert wurde, ist die Positionierungsfehlerkurve als die Kreiskurve in der Figur gezeigt. Offensichtlich wird die Positioniergenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen durch die Kompensation von Steigungsfehlern stark verbessert.
Die Teilungsfehlerkompensation ist eine der effektivsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen mit offenem und halbgeschlossenem Regelkreis, aber sie ist kein Allheilmittel. Wiederholte Einstellfehler, die durch die tägliche Steifigkeit des Antriebssystems und Fertigungsungenauigkeiten verursacht werden, können nicht kompensiert werden. Außerdem hat der Steigungsfehler der Schraube eine starke Beziehung zur Umgebungstemperatur. Daher ist die einzige Möglichkeit, die Genauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen weiter zu verbessern, die Verwendung eines vollständig geschlossenen CNC-Systems. In dem vollständig geschlossenen CNC-System befinden sich der Steigungsfehler und einige andere Fehler in der geschlossenen Positionsschleife und können durch die geschlossene Schleife korrigiert werden.
