數(shù)控系統(tǒng)的性能當(dāng)前,超精密加工的綜合精度指標(biāo)已經(jīng)提高到亞微米級(jí),這對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)及加工軌跡的控制算法都提出了很高的要求.提高數(shù)控機(jī)床的加工精度一般是通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)來(lái)達(dá)到的。

   減小CNC系統(tǒng)控制誤差方面,一般采取的方法有提高數(shù)控系統(tǒng)的分辯率、以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給、使CNC控制單元精細(xì)化、提高位置檢測(cè)精度,以及位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等.日本交流伺服電動(dòng)機(jī)已有裝上每轉(zhuǎn)可產(chǎn)生100萬(wàn)個(gè)脈沖的內(nèi)藏位置檢測(cè)器,其位置檢測(cè)精度能達(dá)到0101Lm脈沖。

1、采用補(bǔ)償技術(shù)

1)熱變形補(bǔ)償

  在采用補(bǔ)償技術(shù)方面,除采用間隙補(bǔ)償、絲杠螺距補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外,zui近人們頗為注意熱變形補(bǔ)償.電動(dòng)機(jī)、回轉(zhuǎn)主軸和傳動(dòng)絲杠等的發(fā)熱變形會(huì)產(chǎn)生加工誤差.為減少熱變形,傳統(tǒng)的改善方法為使用絕熱材料、熱平衡設(shè)計(jì)及加裝冷卻裝置等硬件改善方法,雖然成效不錯(cuò),卻增加了制造成本,而且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),容易使廠商失去快速、彈性的競(jìng)爭(zhēng)能力.因此,很多專(zhuān)家和學(xué)者都轉(zhuǎn)向了第二種方法,即一方面采取減少熱量,如采用流動(dòng)油液對(duì)內(nèi)裝主軸電動(dòng)祝和主軸軸承進(jìn)行冷卻,另一方面則采取軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償技術(shù),先在離線的情況下,以切削實(shí)驗(yàn)方式建立熱變形的誤差模型,然后在在線運(yùn)行時(shí),實(shí)時(shí)補(bǔ)償熱變形誤差.如在溫度傳感器放置點(diǎn),對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的熱變形誤差建模及熱誤差模型的魯捧性等進(jìn)行了研究.

2)前饋控制

  隨著高精度復(fù)雜型面零件加工需求的不斷增長(zhǎng);輪廓精度已成為CNC系統(tǒng)的重要精度指標(biāo).CNC系統(tǒng)的輪廓加工軌跡是多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的合成結(jié)果,因此輪廓精度的提高涉及到機(jī)床進(jìn)給軸動(dòng)態(tài)特性和參數(shù)匹配.目前在這方面進(jìn)行的研究歸納起來(lái)可分為兩大類(lèi),一類(lèi)是從改善機(jī)床各進(jìn)給軸的位置控制環(huán)的性能出發(fā),通過(guò)各種*的控制補(bǔ)償技術(shù)提高伺服軸的動(dòng)態(tài)性能,從而達(dá)到改善系統(tǒng)輪廓精度的目的;另一類(lèi)是直接從改善機(jī)床輪廓誤差出發(fā),采用耦臺(tái)輪廓補(bǔ)償?shù)霓k法,在不改變各軸位置環(huán)的情況下,通過(guò)向各軸提供附加輪廓信息補(bǔ)償?shù)霓k法,對(duì)二軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào),達(dá)到減小系統(tǒng)的輪廓誤差的目的.對(duì)于輪廓加工系統(tǒng),輪廓精度較單軸位置精度而言更直接影響工件的加工精度,采用輪廓誤差補(bǔ)償技術(shù)則是提高系統(tǒng)輪廓加工精度的有效途徑。

2、改進(jìn)插補(bǔ)算法

  高速數(shù)控車(chē)床計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)zui基本的任務(wù),就是根據(jù)被加工零件的外形輪廓尺寸以及精度要求編制加工程序,計(jì)算出機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的進(jìn)給指令,分別驅(qū)動(dòng)各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸產(chǎn)生協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),以獲得刀具相對(duì)于工件的理想運(yùn)動(dòng)軌跡.在這個(gè)處理過(guò)程中,采用的是插補(bǔ)法.伺服系統(tǒng)根據(jù)插補(bǔ)輸出的中間點(diǎn)坐標(biāo)值控制機(jī)床運(yùn)動(dòng),走出預(yù)定的軌跡.所生成的軌跡不僅能準(zhǔn)確地描述所期望的路徑,而且必須有很好的運(yùn)動(dòng)學(xué)型面,使伺服系統(tǒng)能夠平滑地運(yùn)動(dòng).為了避免驅(qū)動(dòng)器過(guò)載,或引起機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)問(wèn)題,必須對(duì)加速度有一定的限制.除此之外,為保證切削載荷在一定的范圍之內(nèi),也應(yīng)該考慮軸進(jìn)給速率的問(wèn)題.為提高工件的表面加工精度,不應(yīng)該有加速度的波動(dòng)或軸進(jìn)給速率的波動(dòng).由此可見(jiàn),在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,軌跡的生成對(duì)提高工件的加工精度起著重要的作用。