機械數控機床位置控制及誤差補償分析

周大成

摘?要：數控機床是一種高度智能的設備，但在實際應用中，某些CNC機床，特別是經濟型CNC機床，存在許多不令人滿意的情況，例如參考點位置的設置和內置插補程序的缺乏。在某些配件中，這些地方經常需要在使用過程中不斷進行優化、開發和更換。以參考點位置的變化和調整過程為例進行介紹。

關鍵詞：接近傳感器;定位精度;誤差補償

中圖分類號：TG659文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.028

數控機床零點已在出廠時設置，并且是無法更改的固定點。參考點是設置為在運行期間找到機床零點的點。這點或與機械零點同位，或與機械零點偏移，在出廠前已設置完畢，工作時若出現報警狀態，表明參考點返回異常，不能尋找正確位置，這是由于坐標軸的越位現象產生的故障，可操作復位鍵復位。數控機床作為智能先進設備，合理解決這個問題是毋庸置疑的，工作人員可以在坐標軸的正極限位置設置為參考點位置，在接通電源后，坐標軸將始終位于參考點的負方向。直接返回參考點不會導致超程。

實際上，當機床返回到參考點時，每次螺釘旋轉，接近傳感器都會產生一個零脈沖。那么，哪個零脈沖應該作為參考信號呢？我們可以把硬件擋塊和行程開關安裝在坐標軸的特定位置作為參考點減速開關使用。因為該開關可以進行初期定位，傳感器可檢測多個零脈沖信號，通過減速開關確定返回參考點的信號。另外，CNC裝置應正確識別零脈沖信號，若CNC裝置速度很低時，減速開關務必將信號傳輸到PLC輸入端。因此機床參考點返回采用雙開關方法，其一是初期定位的坐標軸減速開關，其二是精確定位的接近傳感器，機床誤差對產品的生產質量也是至關重要的。

在機床應用中常采用誤差補償技術，該技術目前被廣泛認識，但是在實際機床加工生產中應用較少，目前在實際應用中主要解決誤差源的辨識能力、誤差產生后的補償能力等。在數控機床加工中，實際影響因素很多，包括生產車間室內溫度、屋內環境空氣質量、機床安裝誤差、溫度誤差等，在工作中，機加工人逐步認識到了空間誤差、高頻誤差等?？蒲腥藛T對誤差源也逐步深入研究，檢測某一具體的單項誤差，根據誤差進行補償研究。

機床車間實際加工時，不同類機床的刀具、工件不同，運行時都存在相對運動，因此產生了動態誤差，對這個動態誤差也要進行實時補償，因此，若想提高機床加工的水平，除了對基本的靜態誤差進行補償外，還應對動態補償技術進行研究，以滿足加工要求、保證產品質量。近年來，機床生產企業和高校科研院所對數控機床誤差研究增多，這對未來的機床生產、產品質量的提升都有一定的助推作用，但是由于誤差研究需要實踐經驗，企業技術人員工作時間不充足，完成工作任務即可，對機床的深入研究時間不多，高?？蒲性核难芯咳藛T理論研究偏多，所以目前誤差補償研究還沒有廣泛的應用于實踐中。

那么，針對誤差補償，其根本的思想是需要通過在機床工作中把誤差值通過顯示屏輸入到系統當中，輸入后，電子控制系統進行理論計算，得到補償參數，進而控制機床進行補償，這樣能夠盡量減少生產后的產品在外形和尺寸等方面存在誤差。一般來講，數控機床精確度高，其誤差補償可分解為兩個方面，一是軟件的誤差補償，二是硬件的誤差補償，機床長時間使用，二者都應該進行誤差補償，以提高加工精度。定位精度誤差源也是誤差的一種，其影響因素較多，而且個別因素會隨著機床運行發生隨機變化，目前沒有得到完整的定位精度模型。在實際生產研究過程中，對機床的定位精度影響進行分析，分析機床加工不同零件時的定位精度規律，這種后續進行精度誤差的補償、如何來提高定位精度，減小誤差是必要工作。

目前，針對數控機床的進給系統，也應對其定位精度進行深入研究，進給系統的精度關系到整個機床的生產過程，對提高機床的整體性能起到很大的促進作用。通過對進給系統的定位精度進行檢測，可以得到進給系統存在的誤差源，其產生的原因是什么，如何減小誤差，提高精度，對理論研究進行實際驗證，通過誤差值的大小，提出誤差補償的方法，提高整體工作性能。在誤差產生后，理論分析誤差數值，對進給系統各坐標軸的參數進行反復修正，修正數值應一點點跟進，可以提高機床定位精度。

近些年，數控機床在各類誤差補償方面已經開展了很多研究，并得到了十足的進步與發展，但是在普遍性、系統性、推廣實用方面還存在一定的差距，未來應該在如何建立誤差綜合模型、深入研究不同類型的機床、建立并開發低成本的誤差精度檢測補償方法等幾個方面探索研究。誤差的控制和補償是降低數控機床誤差的有效途徑，精度控制和誤差補償都提高了，就會得到行業和企業的認可，誤差補償靈活性好，經濟效益較好，對提高企業的利潤尤為顯著，因此在企業推廣應用是必然趨勢。

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