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,這對機(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減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)來達(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、以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給、使CNC控制單元精細(xì)化、提高位置檢測精度,以及位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等.日本交流伺服電動機(jī)已有裝上每轉(zhuǎn)可產(chǎn)生100萬個脈沖的內(nèi)藏位置檢測器,其位置檢測精度能達(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.電動機(jī)、回轉(zhuǎn)主軸和傳動絲杠等的發(fā)熱變形會產(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)計及加裝冷卻裝置等硬件改善方法,雖然成效不錯,卻增加了制造成本,而且開發(fā)周期長,容易使廠商失去快速、彈性的競爭能力.因此,很多專家和學(xué)者都轉(zhuǎn)向了第二種方法,即一方面采取減少熱量,如采用流動油液對內(nèi)裝主軸電動祝和主軸軸承進(jìn)行冷卻,另一方面則采取軟件來實現(xiàn)熱補(bǔ)償技術(shù),先在離線的情況下,以切削實驗方式建立熱變形的誤差模型,然后在在線運(yùn)行時,實時補(bǔ)償熱變形誤差.如在溫度傳感器放置點,對長時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;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)行的研究歸納起來可分為兩大類,一類是從改善機(jī)床各進(jìn)給軸的位置控制環(huán)的性能出發(fā),通過各種*的控制補(bǔ)償技術(shù)提高伺服軸的動態(tài)性能,從而達(dá)到改善系統(tǒng)輪廓精度的目的;另一類是直接從改善機(jī)床輪廓誤差出發(fā),采用耦臺輪廓補(bǔ)償?shù)霓k法,在不改變各軸位置環(huán)的情況下,通過向各軸提供附加輪廓信息補(bǔ)償?shù)霓k法,對二軸的進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行協(xié)調(diào),達(dá)到減小系統(tǒng)的輪廓誤差的目的.對于輪廓加工系統(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)控車床計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的一個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,計算出機(jī)床的各運(yùn)動坐標(biāo)軸的進(jìn)給指令,分別驅(qū)動各運(yùn)動坐標(biāo)軸產(chǎn)生協(xié)調(diào)運(yùn)動,以獲得刀具相對于工件的理想運(yùn)動軌跡.在這個處理過程中,采用的是插補(bǔ)法.伺服系統(tǒng)根據(jù)插補(bǔ)輸出的中間點坐標(biāo)值控制機(jī)床運(yùn)動,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)動學(xué)型面,使伺服系統(tǒng)能夠平滑地運(yùn)動.為了避免驅(qū)動器過載,或引起機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)問題,必須對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)給速率的問題.為提高工件的表面加工精度,不應(yīng)該有加速度的波動或軸進(jìn)給速率的波動.由此可見,在運(yùn)動控制系統(tǒng)中,軌跡的生成對提高工件的加工精度起著重要的作用。