基于HNC-818B數(shù)控轉(zhuǎn)臺螺距誤差補(bǔ)償?shù)难芯?/h1>
2014-06-04 11:14:48張鑫
機(jī)床與液壓 2014年2期
張鑫
(長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130033)
定位精度是影響數(shù)控機(jī)床高精度性能的一個重要方面，企業(yè)使用的多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，定位精度在很大程度上由滾珠絲杠精度決定。盡管滾珠絲杠的精度較高，但是長時間工作勢必會因為磨損而產(chǎn)生誤差，從而造成生產(chǎn)出的零件中有廢品。通過螺距誤差補(bǔ)償可以提高數(shù)控機(jī)床的定位精度，從而保證零件的加工精度［1］。利用自準(zhǔn)直儀對回轉(zhuǎn)軸螺距誤差進(jìn)行測量，并通過雙向螺距誤差補(bǔ)償使數(shù)控轉(zhuǎn)臺定位精度得到顯著提高。
1 雙向螺距誤差補(bǔ)償原理
螺距誤差補(bǔ)償?shù)幕驹硎抢酶呔葴y量系統(tǒng)多次對數(shù)控機(jī)床某坐標(biāo)軸有效行程的一系列坐標(biāo)位置進(jìn)行測量，計算出指令位置與實際檢測位置的平均差值，并將此誤差值輸入數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)在加工過程中會自動對該軸補(bǔ)償點(diǎn)的誤差值加以補(bǔ)償。
采用半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床，當(dāng)滾珠絲杠螺母副磨損一段時間后或者本身滾珠絲杠螺母副精度不高時，為了獲得超過滾珠絲杠的運(yùn)動精度，以便提高零件的加工質(zhì)量，就需要進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償［2］。單向螺距誤差補(bǔ)償無法滿足高精度數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)正反向運(yùn)動誤差一致性的精度補(bǔ)償要求，因此要對機(jī)床做雙向螺距誤差補(bǔ)償。
2 自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)
自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)如圖1所示，通常由體外反射鏡 (部件13)、物鏡光管部件 (部件6-12)以及測微目鏡部件 (部件1－5)三部分組成。如果將部件13反射鏡用多面棱體 (多面體和回轉(zhuǎn)臺同軸固定)代替，便可進(jìn)行回轉(zhuǎn)軸 (轉(zhuǎn)臺)定位誤差測量。
圖1 自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)
3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺 (A軸)未進(jìn)行螺距補(bǔ)償前的定位精度檢測
在實際工作過程中，可以采用激光干涉儀和自準(zhǔn)直儀。相對于激光干涉儀，自準(zhǔn)直儀價格便宜，且調(diào)整過程容易，得到廣泛應(yīng)用。采用自準(zhǔn)直儀和八面棱體配合對回轉(zhuǎn)軸定位精度進(jìn)行測量，算出實際距離與目標(biāo)位置的偏差值，輸入控制系統(tǒng)中，完成螺距誤差的補(bǔ)償。
3.1 安裝并調(diào)整自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)
自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)安裝與調(diào)整過程如圖2所示:(1)安裝基盤。將基盤裝夾在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心，并用磁性千分表找正，控制同心誤差在1 mm左右，將二者固為一體;(2)安裝多面棱體;(3)安裝支撐架以及自準(zhǔn)直儀。調(diào)整水平調(diào)整板，使主體物鏡中心和多面棱體的反射鏡中心大致處于同一高度，移動儀器主體，使多面棱體的反射面對稱地處于主體入射光瞳的中心，其光軸與多面棱體的旋轉(zhuǎn)軸線成90°;(4)經(jīng)過上述調(diào)整后，在目鏡中應(yīng)能看到十字線像;(5)讀數(shù)。轉(zhuǎn)動測微鼓輪，使指標(biāo)線在視場內(nèi)移動，直到指標(biāo)線套在十字線內(nèi)，即可從刻線分劃板及測微鼓輪上的刻度讀出數(shù)值。
圖2 自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)安裝與調(diào)試過程
3.2 與A軸螺距誤差補(bǔ)償相關(guān)參數(shù)設(shè)置
(1)螺距誤差補(bǔ)償清零設(shè)置
開機(jī)進(jìn)入HNC-818B數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面后，選擇軟鍵“系統(tǒng)參數(shù)”，將光標(biāo)移動到“誤差補(bǔ)償參數(shù)”后，按“ENTER”鍵將“誤差補(bǔ)償參數(shù)”展開。選擇A坐標(biāo)軸“補(bǔ)償軸3”，進(jìn)行以下參數(shù)的設(shè)定:
303020螺距誤差補(bǔ)償類型，設(shè)為2:可進(jìn)行雙向螺距誤差補(bǔ)償;
303021螺距誤差補(bǔ)償起點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)為0:補(bǔ)償起點(diǎn)為0;
303022螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)，由于采用八面棱體，故設(shè)為9;
303023螺距誤差補(bǔ)償間距，因為采用八面棱體，補(bǔ)償間距為45°，故設(shè)為45;
303026螺距誤差補(bǔ)償表起始參數(shù)號，該參數(shù)用來設(shè)定螺距誤差補(bǔ)償表在數(shù)據(jù)表參數(shù)中的起始參數(shù)號，在指定螺距誤差補(bǔ)償表起始參數(shù)號時應(yīng)避免與其他已使用的數(shù)據(jù)表發(fā)生重疊，且補(bǔ)償表存儲區(qū)間不允許超出數(shù)據(jù)表參數(shù)范圍，設(shè)為700100;補(bǔ)償值序列以該參數(shù)號為首地址按照采樣補(bǔ)償點(diǎn)坐標(biāo)順序 (從小到大)依次排列，雙向螺距誤差補(bǔ)償，應(yīng)先輸入正向螺距補(bǔ)償數(shù)據(jù)，再緊隨其后輸入負(fù)向螺距補(bǔ)償數(shù)據(jù)［3］。將參數(shù)700100～700117全部設(shè)為0。
開機(jī)后重新回參考點(diǎn)，以便使轉(zhuǎn)臺 (A坐標(biāo)軸)運(yùn)行在一個完全沒有經(jīng)過參數(shù)補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。
3.3 編寫轉(zhuǎn)臺 (A軸)雙向螺距補(bǔ)償程序
補(bǔ)償程序如下:
3.4 誤差測量與計算
設(shè)置好參數(shù)后，進(jìn)行機(jī)床位置精度測試，將結(jié)果記錄在圖3中，并計算各種偏差，如圖4所示。
圖3 轉(zhuǎn)臺精度檢測記錄表
圖4 數(shù)控轉(zhuǎn)臺螺距誤差補(bǔ)償界面
4 數(shù)控轉(zhuǎn)臺螺距誤差補(bǔ)償
由于自準(zhǔn)直儀測量的單位為s，而數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)膯挝粸?(°)。所以，應(yīng)按照圖3中平均位置偏差(°)所對應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行輸入。參數(shù)補(bǔ)償界面如圖4所示。
圖5 螺距誤差補(bǔ)償后轉(zhuǎn)臺精度檢測記錄表
5 重新測量數(shù)控轉(zhuǎn)臺的定位精度
參數(shù)設(shè)定后，開機(jī)后重新回參考點(diǎn)，再次執(zhí)行程序進(jìn)行A軸定位精度檢測，螺距誤差補(bǔ)償后轉(zhuǎn)臺精度檢測記錄如圖5所示。
6 結(jié)論
通過研究證明:利用自準(zhǔn)直儀對數(shù)控轉(zhuǎn)臺定位精度進(jìn)行測量，并以HNC-818B系統(tǒng)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺為例進(jìn)行雙向螺距誤差補(bǔ)償，可以提高數(shù)控轉(zhuǎn)臺的定位精度和重復(fù)定位精度，從而保證零件的加工質(zhì)量。
【1】張鑫.基于HNC-21S數(shù)控實驗臺的故障診斷技術(shù)研究［D］.長春:吉林大學(xué)，2009:32－36.
【2】陳勇，王青春，徐偉.XK714/1數(shù)控銑床螺距誤差補(bǔ)償［J］.機(jī)床與液壓，2012，40(8):24 －25.
【3】孫海亮.數(shù)控電氣控制基礎(chǔ)及實訓(xùn)［M］.武漢:華中數(shù)控有限公司，2009.
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采用半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床，當(dāng)滾珠絲杠螺母副磨損一段時間后或者本身滾珠絲杠螺母副精度不高時，為了獲得超過滾珠絲杠的運(yùn)動精度，以便提高零件的加工質(zhì)量，就需要進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償［2］。單向螺距誤差補(bǔ)償無法滿足高精度數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)正反向運(yùn)動誤差一致性的精度補(bǔ)償要求，因此要對機(jī)床做雙向螺距誤差補(bǔ)償。
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自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)如圖1所示，通常由體外反射鏡 (部件13)、物鏡光管部件 (部件6-12)以及測微目鏡部件 (部件1－5)三部分組成。如果將部件13反射鏡用多面棱體 (多面體和回轉(zhuǎn)臺同軸固定)代替，便可進(jìn)行回轉(zhuǎn)軸 (轉(zhuǎn)臺)定位誤差測量。
圖1 自準(zhǔn)直儀誤差測量系統(tǒng)
3 數(shù)控轉(zhuǎn)臺 (A軸)未進(jìn)行螺距補(bǔ)償前的定位精度檢測
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圖3 轉(zhuǎn)臺精度檢測記錄表
圖4 數(shù)控轉(zhuǎn)臺螺距誤差補(bǔ)償界面
4 數(shù)控轉(zhuǎn)臺螺距誤差補(bǔ)償
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圖5 螺距誤差補(bǔ)償后轉(zhuǎn)臺精度檢測記錄表
5 重新測量數(shù)控轉(zhuǎn)臺的定位精度
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