数控机床定位误差的软件补偿

1、收稿日期:2000-08-31.作者简介:张虎(1963-,男,博士;武汉,华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心(430074.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(863-511-820-004;国家博士后科学基金资助项目.数控机床定位误差的软件补偿张虎周云飞唐小琦陈吉红(华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心摘要:提出了基于“华工!型”数控系统数控机床的定位误差的软件补偿方法,该方法克服了等间距定位误差补偿的缺点,使定位误差补偿的位置可随机设定.建立了数控机床定位误差软件补偿的数学模型.在XK713加工中心上进行的补偿实验表明,采用本补偿方法能使机床的定位误差减小70%以上.关键

2、词:数控机床;定位误差;软件补偿中图分类号:TG659;TP202文献标识码:A 文章编号:1000-8616(200104-0047-03数控机床的定位精度是指机床的运动部件在数控系统的控制下运动所能达到的位置精度,它与机床的几何误差一道对机床的切削精度产生重要的影响13,它是用定位误差的大小来衡量的,因此减小定位误差是提高机床加工精度的重要途径.目前静态的硬件补偿4已逐步被使用软件的实时补偿法所取代.而软件补偿一般首先要通过试验找出机床的系统误差(也含有某些有大致规律可循的随机误差的变化规律,建立相应的数学模型;然后借助模型计算出各位置的补偿值,再经由机床的伺服进给进行补偿.在现有的国内外

3、数控机床上,采用的是等间距的定位误差补偿方法,其补偿间距是根据要达到的补偿精度来划分的,有间距确定困难和补偿精度受其补偿点数限制的缺陷5.本研究给出了一种能无限插值的定位误差软件补偿方法,使定位误差的补偿有很大的柔性.!数控机床定位误差补偿原理!.!数控机床定位误差产生的原因数控机床的运动轴是靠数控系统控制步进电机或者伺服驱动单元来实现各个滑块的轴向定位的.影响定位精度的原因主要有:!.丝杠螺母副的制造和安装精度而造成的反向间隙和螺距不均匀性误差;".机床轴系的跟随误差;#.数控插补算法误差.定位误差软件补偿时并不需要知道引起误差的单项原因,而是直接针对各种误差源的综合效应进行补偿.

4、!."数控机床定位误差的软件补偿方法由数控机床的基本功能,只要测量出理想指令与实际的运动之间的误差,就可把误差值反向叠加到数控系统的插补指令上,使误差部分抵消,实现误差的补偿.数控机床各驱动轴的运动是靠数控系统对位置环的控制来实现的,如图1所示. 图中的位置调r.2001周期的实际位移,X i 点的误差为E i .考虑误差补偿,第一个插补周期实际位移S 1=X 1-E 1 .年期张虎等:数控机床定位误差的软件补偿 数控机床定位误差的软件补偿作者:张虎, 周云飞, 唐小琦, 陈吉红, Zhang Hu, Zhou Yunfei, Tang Xiaoqi, Chen Jihong作者单位

5、:华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心刊名: 华中科技大学学报(自然科学版英文刊名:JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY年,卷(期:2001,29(4被引用次数:21次参考文献(5条1.Zhang G;Veale R;Charlton T Error Com-pensation of Coordinate Measuring Machine 1985(012.包杰数控机床位置控制机床数据的设置和调整 1997(063.廖效果;朱启逑数字控制机床 19924.刘又午;刘丽冰;赵小松4852期刊论文-中国机械工程 19

6、98(125.Ni Jun CNC Machine Accuracy Enhancement Through Real-time Error Compensation外文期刊1997(4B引证文献(22条1.陈勇.徐伟CNC2190数控龙门铣床螺距误差补偿与重建期刊论文-制造技术与机床 2011(82.赵宏立FANUC数控机床螺距误差的检测分析与应用期刊论文-机械工程师 2010(53.朱嘉.李醒飞.谭文斌.向红标.陈诚基于激光干涉仪的测量机几何误差检定技术期刊论文-机械工程学报2010(104.张建成.张之敬.张虎.周敏可重配置机床精度测量和补偿方法研究期刊论文-机床与液压 2008(125

7、.邓朝晖.周红力.万林林数控机床定位精度的研究期刊论文-制造技术与机床 2008(66.俞鸿斌数控机床中螺距误差补偿原理及测量方法研究期刊论文-组合机床与自动化加工技术 2008(17.黄东兆.周会成.李斌.唐小琦面向轮廓精度控制的误差补偿方法期刊论文-华中科技大学学报(自然科学版 2008(28.吴焱明.苏学满钥匙齿形码自动识别系统期刊论文-组合机床与自动化加工技术 2007(109.张军.吴则鹏CNC数控机床误差补偿系统及位置精度评定期刊论文-组合机床与自动化加工技术 2006(710.解巨军基于PMAC切割机器人交流伺服控制系统学位论文硕士 200611.王冠明数控机床综合运动精度测试研

8、究学位论文硕士 200612.王小平.姚英学.荆怀靖数控机床几何误差建模及误差补偿的研究期刊论文-机械工程师 2005(913.刘焕牢.李斌.师汉民数控机床几何精度测量的重要方法-圆测法期刊论文-工具技术 2005(814.刘焕牢.师汉民.李斌数控机床定位误差的高精度测量及补偿技术期刊论文-组合机床与自动化加工技术2005(115.张敏多自由度切割机器人的软件设计学位论文硕士 200516.王小平三轴数控机床运动误差补偿技术的研究学位论文硕士 200517.刘焕牢.李斌.师汉民.刘红奇嵌入式数控机床位置精度评定及误差补偿系统期刊论文-华中科技大学学报(自然科学版 2004(1018.王从鹤.潘存强.程先华.罗立凤.刘玉文PMC 1007型车丝机程序开发研究期刊论文-制造技术与机床2003(419.刘焕牢.李曦.李斌.师汉民数控机床几何误差和误差补偿关键技术期刊论文-机械工程师 2003(120.邓奕网阵孔群加工的刀具路径设计期刊论