CNC加工中心產生的誤差分析及補償
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！隨著加工中心向自動化方向的發展，在機械制造行業以現代化技術為主的先進制造備中，CNC加工中心是一種穩定性強、效率高、精度高的自動化加工裝備，精度是加工中心性能的一項重要指標，誤差是影響工件精度的重要因素。CNC加工中心誤差產生的原因是多方面的。本文分析了CNC加工中心精度誤差的原因，并針對各種誤差出現的具體情況提出了有針對性的解決方法。1CNC加工中心機械變形誤差和螺距補償CNC加工中心機械變形誤差主要是由加工中心結構變形造成，并且是一個較小的固定誤差值，常見于CNC加工中心主軸、測置臂等變形而造成加工的工件超差。以國內某一型號的磨床為例，磨床的砂輪滑架沿Z軸方向運行時，相對X軸方向出現了機械變形誤差。螺距補償的原理是采用一次插補法，擬合誤差曲線，生成—個誤差曲線二維數組，然后對磨削曲線進行補償，從而消除機械變形誤差。假設某次用激光校準儀測量磨床誤差，得到10個點的數據為BedCorrection.圖1位置關聯的近似誤差曲線數學分解根據要求的擬合精度可以選擇插補點數，一般情況下，1m的長度取100?200個點，插補后生成的誤差曲線二維數組需要跟據CNC加工中心的坐標系統特點確定對磨削曲線的補償方式。如圖1中的誤差曲線與X軸正相關，因此需要將誤差曲線與磨削曲線相加，如果是測量臂誤差曲線與X軸負相關，則需要將誤差曲線與磨削曲線相減，補償后的磨削曲線去CNC。此外，為了避免誤差曲線在拐點處出現較大的跳躍，可以選擇不同的插補公式或采用高階插補方法對拐點處作平滑處理，防止CNC加工中心運行中出現電機軸超速或過電流故障。2CNC加工中心熱誤差和溫度補償熱誤差是由溫度變化對加工中心軸的運行精度造成的影響，溫度變化通常由環境溫度變化、刀具發熱傳導、電機發熱傳導、傳動鏈運動發熱、液壓潤滑油溫的變化等引起，針對不同的溫度變化原因可采取不同的改善措施，例如恒溫車間、降低傳動鏈阻力、油溫恒溫控制等，但由于熱誤差產生的原因多，并一直處在變化狀態，因此上述方法很難達到較好消除熱誤差的效果。溫度補償是指找出溫度變化與加工中心軸運行精度誤差之間的規律，建立合適的數學模型，然后進行軟件補償的一種方法。經過測量發現，軸在某溫度時的誤差可以看出，在一定溫度時，軸的誤差與軸的絕對位置關系基本上是一條斜線；溫度不同時，其斜率、零點不同，但都是一條近似的斜線。軸在不同溫度下的誤差近似曲線可以用圖1中的數學分解來確定_個數學關系式，民P:AKX=K0(T)+t；iii/；(T)X(l\-P〇) .(2)式（2)中：厶&為1軸在位置/>x時的溫度補償值；(r)為軸在參考點位置時的溫度補償值;為軸的實際絕對位置值；為軸的參考點位置值；T;m/; (7)為誤差近似曲線的斜率。如果能夠掌握不同溫度下的近似誤差曲線的斜率和零位誤差的規律，則可以通過在相應軸的適當測量點取得溫度值，再根據實驗測量值計算出的規律，生成不同溫度對應軸的不同位置需要的誤差補償量，即tempCon'cc丨ion[7W厶人']'"k'nipCorrection[r„,AiCn]。用該誤差補償量對磨削曲線進行了處理，補償后的磨削曲線去CNC,從而以軟件補償來減小溫度變化對軸精度誤差的影響。由于對應每一個X軸絕對位置坐標都有一個溫度補償值，因此，溫度補償值引起的軸位置修整必須在一個插補循環中完成，不能累積。如果溫度補償值過大，則會造成插補軸的速度不能滿足要求，溫度補償算法會根據主動軸、從動軸、插補周期和補償值大小來計算允許的溫度補償******速度附加值。當速度超過上限時，自動對主動軸和從動軸進行降速處理，從而在誤差補償的同時使加工中心穩定運行。3CNC加工中心響應誤差和摩擦力補償機械軸傳動鏈中的齒輪、絲桿、導軌等都存在摩擦力，軸由靜止開始運動時需克服靜摩擦力，靜摩擦力對軸的動態特性有較大影響，而對于往復運行的軸，在換向時則是摩擦力影響較大的階段。圓弧插補時其中一個軸不換向而另一個軸換向，則換向軸的摩擦力對其動態特性的影響將直接影響到其是否能跟得上圓弧插補的軌跡，所以，摩擦力補償常用于圓弧插補的圓度補償。多數情況下，軸在整個加速運行范圍內的摩擦力是一個變化的值，比如加速度越大，則摩擦力越大，且在克服最初的靜態摩擦力開始運動時的摩擦力也會越大。因此，常用的摩擦力補償方法為根據幅度適應曲線來確定實時補償值，一般常用的幅度適應摩擦力補償曲線如圖2所示。設當前加速度為a,當前補償幅度值為則4個曲線段分別如下。曲線段/^(«<?）：AhA»max,V{a/aO .(3)曲線段 52A”=A"m;lx.(4)曲線段Aw=A"max— (Awmax-A"min)X("-叱）/Gv:;—叱）.（r〇曲線段54(a3<cr):A//A?/min.(6)要確定該曲線中的各參數，需要經過多次測試，包括在軸整個速度、插補半徑范圍內作測試，然后根據測試的結果經計算得出最適合的參數值。此外，也可以采用常數值摩擦力補償的方法，結合加工中心的圓度測試功能來進行補償測試，具體操作方法為：1加工中心正常運行，摩擦力補償不投入；：2進行圓度測試，以常規運行參數進行；：3設置1個較小的摩擦力補償幅度值和時間常數，摩擦力補償投入；3.進行圓度測試，與步驟(24目同；⑤根據圓度測試的結果，調整摩擦力補償幅度值和時間常數。圓度測試結果通常有4種形狀，如圖3所示。圖3中的"A"為摩擦力補償幅度值過小的情況，"B"為摩擦力補償幅度值過大的情況，"C"為摩擦力補償時間常數過小的情況，"1〕"為摩擦力補償時間常數過大的情況。如果經過常數值摩擦力補償后在整個工作速度與半徑范圍內的插補特性較好，則圓度測試滿足要求，摩擦力補償可停止；如果其補償效果不能達到要求，且摩擦力特性與軸的加速特性有關，則可以采用幅度適應方法進行摩擦力補償。4結束語綜上所述，CNC加工中心的精度作為加工中心最重要的技術指標，受到了多方面因素的影響。CNC加工中心產生誤差的原因主要有機械變形、磨損、熱誤差、靜態響應誤差和動態響應誤差等。要想提高CNC加工中心的加工精度，必須針對誤差原因進行分析，找到合適的誤差補償方法，比如螺距補償、溫度補償、摩擦力補償等改善措施。對CNC加工中心進行誤差補償后，能有效改善CNC加工中心的定位精度和加工精度，使加工中心滿足制造企業對加工精度的要求，進而提升企業的市場競爭能力。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！