数控机床误差与补偿.ppt

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1、第八章数控机床误差与补偿128.1概述精度是机床的基础，提高数控机床的精度首先是提高机床各3cm部件的机械精度和动态性能，但机械精度提高到一定程度后就很难再提高了，或者成本太高难以应用。通过数控系统对误差进行补偿是有效的途径，使用误差补偿技术可以很小的代价获得“硬技术’难以达到的精度水平和动态性能。8.1概述一、机床误差的分类机床误差包括几何误差、间隙误差、热误差、摩擦误差和动态误差五类。n按误差产生原因分类上述误差按误差产生原因分类：几何误差和间隙误差属于机床本体误差，热误差、摩擦误差和动态误差属于机床运行误差。n按误差的性质分类上述误差按误差的性质分类：几何误差属于静态误差，热误差

2、属于准静态误差，摩擦误差和动态误差属于动态误差，间隙误差虽然属于机械系统误差，但其在机床运行时表现出来，比较特殊。8.1概述二、误差补偿原理1、几何误差和热误差补偿原理几何误差和热误差属于静态或准静态误差，因此可通过修正插补指令来实现，方法为：插补指令dCurCmdPosdRealCmdPos[位置[]]dGerErrData[]几何误差总线伺服CNC补偿模块接口驱动dTmpErrData[热误]差补偿模块8.1概述2、间隙和摩擦误差补偿原理由于间隙和摩擦误差宏观表现和补偿过程有很多相似之处，故经常放在一起。3cm8.1概述3、动态误差补偿原理动态误差的产生是机床运行时，由于伺服系统控

3、制参数不合理或机械系统扰动造成的，因此补偿必须通过伺服参数优化来解决3cm，伺服参数包括位置和速度前馈参数，位置环、速度环和电流环控制参数，以及速度和电流滤波参数等。伺服参数不合理造成的的误差伺服参数优化后结果88.2几何误差补偿一、几何误差分析与建模1.几何误差分析按几何误差的类型分类Ø移动误差定位误差，水平直线度垂直直线度Ø转动误差滚转误差，俯仰误差，偏摆误差任一物体在空间中都具有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z直线方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。以X轴为例，移动误差包括水平直线度误差，垂直直线度和定位误差，转动误差包括滚转误差，俯仰误差和偏摆误差。8.2几何误差

4、补偿1.几何误差分析1）沿X轴移动时，线性位移误差δx(x)、Y向直线度误差δy(x)、Z向直线度误差δz(x)、滚转误差εx(x)、偏摆误差εy(x)和俯仰误差2）ε沿zY(轴x移)动；与沿Z轴移动同理，因此X、Y、Z三个线性轴共有18项误差3）3轴之间的垂直度误差εxy、εzx、εyz三个线性轴共21项误差8.2几何误差补偿2.几何综合误差建模首先根据机床结构类型，建立机床坐标系和各运动部件坐标系。然后运用齐次坐标变换方法，计算得到机床的几何综合误差模型：x(x)(y)(z)y(x)z(x)z(y)zxxxzyyxzy(x)(y)

5、(z)z(x)z(y)xzyyyxxxyyzz(x)(y)(z)y(x)zzzx8.2几何误差补偿2.几何综合误差建模根据矢量变换原理，将几何综合误差模型分解到各个轴上。E(x,y,z)轴间误差___xyzEx(x)Ey(x)Ez(x)Ex(y)Ey(y)Ez(y)Ex(z)Ey(z)Ez(z)轴向误差轴向几何误差主要是定位误差。轴间几何误差主要是垂直度误差。8.2几何误差补偿二、几何误差测量1、螺距/光栅误差对于螺距测量，将测量行程平均分为N个点，然后激光干涉仪运动到第n个点，获得此点的正方向误差，并在该点多次测

6、量求误差平均值，形成双向误差补偿数据。8.2几何误差补偿2、轴向、轴间误差测量右图是对角线法测量原理图。测量3组对角线，解方程组，可得到所需的补偿值：Ex(x)、Ex(y)、Ex(z)、Ey(y)、Ey(x)、Ey(z)、Ez(z)、Ez(x)、Ez(y)。利用激光干涉仪测量机床各个轴的21项几何误差项，再经过转换形成单轴误差补偿数据和轴关系误差补偿数据。8.2几何误差补偿三、几何误差补偿首先利用测量得到的数据建立补偿表文件(文本文件)，系统启动时将补偿表文件读入数控系统，建立补偿数组。机床返回参考点后，利用查表+线性插值等方法，在每个插补周期对插补指令进行修正。文件

7、格式：基准轴、补偿轴、初始位置、终点位置、补偿点距离、补偿点的补偿值；文件可包含多个补偿数组，同一个基准轴可补偿多个补偿轴8.2几何误差补偿几何误差补偿方法原理图178.3热误差补偿一、热误差的分类1、按热误差的表现分类α∆y平移型热误差扭转型热误差∆xØ平移型热误差可以通过误差补偿消除Ø扭转型热误差不可以通过误差补偿消除因此，在机床设计时总是希望通过热均衡结构设计，使得热误差方向一致，不会发生扭转型热误差8.3热误差补偿一、热误差的分类2、按