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位置环增益对机床加工精度的影响 1
日期:2011年02月28 来源:
沈阳机床
关键字:数控机床
对于轮廓加工系统,要求精确、实时地同时控制多个坐标轴的位置与速度,但由于存在着位置跟随误差AD,可能会影响多坐标轴运动合成轨迹的精确性,产生轮廓误差。
(1)直线加工当进行盖、r两轴联动加工直线时。
K,-Y轴开环增益;
AK-两轴开环增益差,AK= IKx -Kyl;
AK/K-系统增益失配量。
1)当Kx=Kr时,AK =O,£=0;说明当两轴开环增益相等时,跟随误差ADx、ADv对轮廓精度无影响。
2)当sin2a=O,即a:O。或90。时,e=O,说明当沿着X或y轴运动时,不存在轮廓误差。
3)当两轴增益不一致,且不沿X轴或y轴运动,但K、Kr为常数时,X、AK为常数,则s为常数,也就是说,直线的轮廓形状无误差,但存在位置偏差。
4)当两轴增益不一致,且不沿盖或r轴运动,Kx、Ky不是常数时,则s不是常数,也就是说,将产生轮廓形状误差,即加工出的轮廓不是直线;当加工45。直线时,轮廓误差e最大。
5)在实际机床上,很难保证K与Ky完全相等,但只要Kx与Ky足够大,所产生的轮廓误差就很小。因此使两轴位置增益匹配并尽可能提高它们是很有必要的。
6)轮廓误差与进给速度成正比。
(2)圆弧加工当进行置、y两轴联动加工圆弧时。
圆弧的半径为R,加工速度为,,Fx. Fr为X轴和y轴的运动速度。数控机床某一时刻指令位置在尸点,由于两轴存在位置跟随误差ADx、ADv,实际位置在尸’点,轮廓误差可用加工圆孤的半径变动量AR描述。
由此可见,当两轴增益匹配时,所加工出的实际轮廓仍为圆弧,AR为一恒定值,其大小与进给速度的平方成正比,与位置增益的平方成反比,与圆弧半径成反比。所以当加工精度要求较高时,可在编程时修正圆弧的半径值。另外,提高位置增益对减小圆弧加工误差也是很重要的。
2)当Kx #Ky时,不仅产生尺寸误差,而且产生形状误差。可以证明:当‘=aKy(口为常数)时,圆弧插补所形成的形状为椭圆(长轴与石轴成45。夹角)。数控机床当Kx与Kv无确定关系时,圆弧插补所形成的形状为无规则的形状。
总结以上的分析可知:在条件一定的情况下,轮廓误差AR与系统平均开环增益置的平方成反比,与进给速度,的平方成正比,因此,数控机床提高K或降低,可大大提高轮廓加工精度;轮廓误差AR与加工圆弧的半径R成反比,因此,在小圆弧加工时,要保证加工精度,进给速度F就不能太高。
对于数控机床的各个坐标轴,其伺服系统的增益均稍有差别,在进行轮廓加工时会产生轮廓误差,因此,数控机床在加工前应先调整好各轴的位置环增益疋,使它们的开环增益置尽量接近。
r”榻角加T教粹机床在进行加工时,在两个轮廓(直线或圆弧)的交接处会产生误差,此误差称为拐角轮廓误差。
刀具沿着两个正交坐标轴的方向运动,加工拐角为直角的零件,当工轴的位置指令到达后,y轴立即从零速加速至指定速度。但是由于X轴指令位置与实际位置之间有AD,= F/K的滞后量,所以当y轴开始运动时,x轴尚在嚣点,从而形成了拐角误差。
当位置增益较低时,加工外拐角则会切去一个小圆弧;加工内拐角则会出现欠切削。数控机床当位置增益过高时,加工外拐角则会在拐角处留下鼓包;加工内拐角则会出现过切削。
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