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是什么保证了数控机床的加工精度?(下)

发布日期:2021-03-10 10:25:56浏览次数:53

实际应用

全闭环控制系统

位置检测装置(如光栅尺、直线感应同步器等)具有不同的精度等级(±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm)。因此,全闭环控制也会产生误差,定位精度受精度水平的影响。位置检测具有热特性(热变形),测量装置一般为非金属材料。机床各部件的热膨胀系数不一致,这是机床精度的一个重要方面。因此,解决加工过程中的发热问题,克服温度引起的热变形,具有十分重要的意义。高端机床将采用各种方法,如螺杆空心冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等,以减少加工过程中的热变形。

位置检测装置的安装也非常重要,理论上,离驱动轴(螺杆副)越近,测量越精确。由于结构空间的限制,光栅尺的安装方式只有两种,一种是安装在丝杠侧面附近,另一种是安装在导轨外侧。建议尽量选择第一种安装方式,但不方便检查和维护。

相反,选用了高精度光栅尺,但实际并没有达到数控机床所要求的精度。即使在第一种情况下,光栅尺的安装位置相对靠近驱动轴,但安装位置离驱动轴仍有一定距离。这种距离与物体在行驶过程中的摆动相结合,给光栅尺的检测和控制带来了很大的麻烦。当被驱动物体摆动到光栅尺安装侧时,光栅尺误认为检测时移动速度不够,系统会给出加速度信号。驱动物体立即向另一侧摆动,光栅尺检测时误认为移动速度过快,系统给出减速信号。

这种重复操作并没有改善数控机床直线坐标轴的控制,反而加剧了驱动对象的振动,造成了全闭环不如半闭环的奇特现象。

生产环境影响:

一般来说,加工厂环境恶劣,粉尘和振动是常见现象,但光栅秤和直线感应同步器是精密元件。工作原理是通过光线反射测量相对运动位置。粉尘和振动正是影响测量精度的最大因素。此外,机床加工过程中切削油雾和水雾更严重,严重影响光栅尺和直线感应同步器。因此,如果采用全闭环控制系统,不仅需要安装密封良好,而且还需要改善生产环境。否则,将出现这种现象:刚到的新机床精度不错,但不到一年,不仅精度下降,机器也经常报警。

半闭环控制系统

由于测量装置安装在电机顶部或丝杠上,密封方便,对环境无要求。半闭环控制系统的精度误差主要取决于螺杆的正、反向间隙。随着机械加工技术的进步,目前进口丝杠的制造技术水平相对较高,高精度的丝杠副基本消除了前后间隙。此外,在装配过程中,螺杆副采用双排反向滚珠丝杠副,完全消除了前后间隙。此外,许多机床厂在装配机床时采用预拉伸的方法,消除了机床热变形对螺杆传动精度的影响。因此,目前的半闭环控制系统已经能够保证机床达到较高的精度。

三、 结论

综上所述,可以看出:理论上,如果不考虑外部因素,全闭环控制比半闭环控制可以提高基本定位精度。但是,如果不能正确处理机器热、环境污染、温升、振动、安装等因素,则会出现全闭环比半闭环差的情况。它可能在短时间内有效,但长期来看,粉尘和温度变化对光栅尺的影响将严重影响测量反馈数据,从而失去其影响。

同时,如果光栅尺出现问题,会产生报警,导致机床无法工作。对于中低端机床,考虑到生产成本和竞争力,简化了全闭环控制。例如,密封和温升控制没有得到很好的保证。在这种情况下,需要花费大量的成本,简单配置光栅尺并不能提高机床的精度。