半闭环数控机床误差补偿技术研究.pdf

第17卷 第2期 广 东 白 云 学 院 学 报 Vol.17 No.2 2010年4月 Journal of Guangdong Baiyun University Apr.2010 半闭环数控机床误差补偿技术研究 徐盛学 （广东白云学院机电工程系，广东 广州510450） 摘 要：为提高半闭环数控机床的位置精度，建立了半闭环数控系统的位置控制模型，研究了机床传动 误差的补偿机理, 构造了半闭环的补偿型控制环路，实例验证了误差补偿方法的有效性。 关键词：数控机床；传动误差；补偿 中图分类号： 文献标识码： 文章编号：粤 TG659 A O-11011(2010)02-0048-04 电动机带动滚珠丝杠实现工作台进给，用丝杠螺 一、引 言 母副将电动机的旋转运动转换成工作台的直线 全闭环数控系统能够减小甚至消除由于传 移动。安装在电动机轴上的角度传感器，通过对 动部件、装配所带来的误差，但环内包含的机械 电动机轴角位移的测量，间接地获得工作台位置 传动环节比较多，使得机床伺服系统的调试具有 输出量的等效反馈信号，这种等效反馈信号构成 较大难度，系统稳定性不容易得到保证，而半闭 的系统中，不包含从电动机轴到工作台之间的机 环数控系统的环路内不包括机械传动环节，可以 械传动链，因此这部分传动引起的误差将不能被 获得比较稳定的控制性能，因而在现代数控机床 交流伺服驱动闭环系统自动补偿。可见机械传动 中得到广泛应用。由于机械环节的非线性，如：丝 误差（主要是丝杠的螺距误差及反向间隙）是影 杠螺母副的螺距误差、工作台与导轨间的摩擦特 响半闭环数控机床位置精度的关键因素。 性、反向间隙等，严重影响了半闭环数控机床的 半闭环数控系统组成如图1所示，电动机轴 〔1,2〕 位置控制精度。 为了提高半闭环数控机床的 上角度传感器输出的数字脉冲，送至数控装置的 位置精度，可以采用误差补偿技术，将数控机床 接口电路，计算机以固定的时间周期对反馈信号 某轴全行程内的指令位置与高精度测量装置测 进行采样，将采样值与插补程序输出的结果比 得的实际位置进行比较，获得该轴误差的非线性 较，得到位置偏差。该偏差经软件增益放大，输出 映射关系，通过补偿接口将误差补偿值输入到数 给数模转换器（D/A），为伺服装置提供控制电 控系统，构成半闭环补偿型控制环路。 压，进而驱动工作台向减小偏差的方向移动。 二、半闭环数控系统的构成 半闭环结构机床伺服进给系统由交流伺服 收稿日期：2010-03-08 作者简介：徐盛学（1969－），男，湖北郧西人，广东白云学院机电工程系,讲师，机械设计及理论硕士，研究方向为机械设计及理 论、金属切削机床与刀具。 第2期 徐盛学：半闭环数控机床误差补偿技术研究 ·49 · 图 半闭环数控机床的组成 1 〔3〕 根据位置控制原理， 半闭环位置控制回路的数学模型如图2所示。 图 半闭环位置控制数学模型 2 模型说明如下：