Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов управления точностью обработки на металлорежущих станках с чпу посредством программной коррекции их погрешностей 8
1.1. Особенности металлорежущих станков с ЧПУ как объектов управления 9
1.2. Выбор обобщенного показателя качества управления точностью обработки на станках с ЧПУ 13
1.3. Анализ программного метода коррекции погрешностей металлорежущих станков с ЧПУ 19
1.3.1. САУ, использующие априорную информацию 19
1.3.2. САУ, использующие текущую информацию 28
1.4. Цель работы и задачи исследования 33
2. Общая математическая модель формообразующей системы металлорежущего станка 36
2.1. Структурные цепи металлорежущих станков 36
2.2. Матричный метод описания структуры металлорежущего станка 37
2.3. Кинематика движения смежных звеньев станка относительно друг друга 40
2.4. Кинематика движения звеньев металлорежущего станка 46
2.5. Статистические оценки точности вектора состояния Y 53
2.6. Выводы 56
7. Экспериментальное исследование параметров математической модели металлорежущего станка 57
3.8. Постановка задачи экспериментальных исследований 57
3.9. Описание объекта исследования 58
3.10. Математическая модель формообразующей системы консольно - фрезерного станка 60 3.4. Метрологические особенности определения вектора состояния Y 66
3.5. Оценка параметров математической модели формообразующей системы консольно-фрезерного станка 70
3.5.6. Исследование отклонений траекторий движения исполнительных органов и оценка их угловых поворотов органов и оценка их угловых поворотов 71
3.5.2. Погрешность позиционирования 84
3.5.2.1. Оценка точности позиционирования Н6
3.5.2.7. Исследование погрешности позиционирования 88
3.5.8. Проверка результатов расчета параметров математической модели ФС консольно-фрезерного станка 90
3.6. Выводы 90
4. Техника и эффективность программной коррекции исполнительных движений 94
4.1. Обобщенные блок-схемы микропроцессорных устройств ЧПУ металлорежущих станков 94
4.2. Особенности исследуемой системы «Мини-ЭВМ - станок» 99
4.3. Аппаратные и программные средства реализации пульта оператора и использование их для организации коррекции погрешностей станка с ЧПУ 105
4.4. Ввод УП в ЦП и ее использование для организации коррекции погрешностей станка с ЧПУ ///
4.5. Разработка и реализация программной коррекции исполнительных движений станка с ЧПУ 117
4.5.1. Теоретические предпосылки программной коррекции исполнительных движений 117
4.5.2. Блок-схема следящего привода подач с коррекцией
исполнительных движений станка 120
4.5.3. Алгоритм программной коррекции исполнительных движений станка 123
4.6. Разработка и исследование метода программной коррекции разрешающей способности ЦАП в области малых скоростей подач станков с ЧПУ 132
4.6.1. Погрешности следящего привода 132
4.6.2. Исследование метода программной коррекции разрешающей способности ЦАП 133
4.7. Технико-экономический эффект внедрения результатов исследования 144
4.8. Выводы 145
Общие выводы 147
Список литературы
- Выбор обобщенного показателя качества управления точностью обработки на станках с ЧПУ
- Матричный метод описания структуры металлорежущего станка
- Оценка параметров математической модели формообразующей системы консольно-фрезерного станка
- Аппаратные и программные средства реализации пульта оператора и использование их для организации коррекции погрешностей станка с ЧПУ
Введение к работе
В современных условиях, к точности обработки на металлорежущих станках предъявляются исключительно высокие требования. Достаточно сказать, что допуск на размер для некоторых деталей составляет доли микрометра, а требования по точности формы и взаимного положения поверхностей доходит до десятых долей микрометра. К металлорежущим станкам, на которых обрабатываются такие детали, предъявляются жест-кис требования по точности, причем, доминирующими становятся требования по обеспечению точностной надежности [50]. Дело в том, что сколь бы высокой точностью такое оборудование не обладало, при воздействии на него различных возмущающих воздействий стабильность точности нарушается. Кроме того, даже в очень точных станках в процессе их эксплуатации выходные параметры станка ухудшаются под действием различных вредных процессов. С другой стороны изготовление и сборка станка с высокой точностью не всегда возможны и экономически оправданы.
Широкое внедрение станков с микропроцессорными УЧПУ позволяет поставить вопрос о повышении точности выходных параметров станка за счет программной коррекции исполнительных движений, когда в результате расчетов и эксперимента определяется зависимость точности выходных параметров станка от его погрешностей и заносится в виде математической модели в память системы управления. При чем эффективность такого метода будет тем выше, чем большее количество погрешностей станка удается им охватить. Поэтому одной из главных задач является построение формальной математической модели функционирования станка как объекта управления, отображающей существующую систему отношений его звеньев, как между собой, так и с внешней средой.
В связи с этим предлагаемая диссертационная работа посвящена развитию теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих построить ормальную математическую модель формообразующей системы металлорежущего станка; разработке алгоритмов программной коррекции исполнительных движений металлорежущего оборудования; созданию системы управления точностью обработки, использующей микропроцессор для формирования сигнала управления в контуре регулирования по пути и позволяющей проводить в реальном масштабе времени коррекцию исполнительных движений станка.
Целью работы является повышение точности и производительности обработки на металлорежущих станках с микропроцессорными устройствами ЧПУ посредством корректирующих подпрограмм программного обеспечения микро-ЭВМ систем управления.
В диссертационной работе используются теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе применения математического аппарата теории управления, механики движения системы многих тел, теории линейной алгебры и технологии машиностроения. Экспериментальные исследования основывались на теории планирования многофакторного эксперимента и проводились в реальных производственных условиях в механических цехах ПО «Знамя Революции» (г. Москва) на консольно-фрезерных станках модели СПК-250 и многоцелевом станке мод. 5В 10/10.
Основные научные результаты работы сводятся к следующему:
1. Разработана математическая модель формообразующей системы металлорежущего станка.
2. Разработан алгоритм программной коррекции исполнительных движений для станков с микропроцессорными устройствами ЧПУ.
3. Разработана блок-схема следящего привода подач с программной коррекцией исполнительных движений и использующая микропроцессор для формирования сигнала управления в контуре регулирования по пути, которая позволяет проводить в реальном масштабе времени коррекцию исполнительных движений станка в зависимости от положения его рабочих органов.
4. Разработано устройство, позволяющее повысить разрешающую способность цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Практическая ценность результатов исследования заключается в том, что на основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и устройства, которые позволяют: выявить основные факторы, влияющие на точность формообразующей системы металлорежущего станка; проводить в реальном масштабе времени коррекцию исполнительных движений в зависимости от положения рабочих органов в станках с микропроцессорными устройствами ЧПУ; повысить разрешающую способность ЦАП.
Отдельные результаты исследований использовались при разработке (совместно с ВНИИНМАШ Госстандарта СССР) методических рекомендациях и указаний по расчету и оценке показателей параметрической надежности технологического оборудования с ЧПУ. Результаты работы внедрены или находятся в стадии внедрения в ПО «Знамя Революции» и «САВМА», а также в учебном процессе кафедры ТИ-4 МГАПИ.
В диссертационной работе автор защищает: расчетно-эксперимен гальную математическую модель формообразующей системы металлорежущего станка; рекомендации по использованию полученной модели при расчете точности выходных параметров станков; алгоритм и блок-схему следящего привода подачи с программной коррекцией исполнительных движений; программу и принципиальную электрическую схему устройства, повышающего разрешающую способность ЦАП.
Выбор обобщенного показателя качества управления точностью обработки на станках с ЧПУ
Для станков с ЧПУ систему управления можно представить в виде трёхуровневой иерархической системы [45]; система управления качеством и система управления производительностью должны осуществляться комплексно с приоритетом качества и в тоже время обе эти системы должны входить как нижние ступени иерархии в систему управления по экономическому критерию. Прежде всего необходимо разработать систему автоматического управления с наилучшими показателями качества.
Для решения поставленной задачи нужно выбрать обобщенный показатель качества управления точностью обработки на станках с ЧПУ.
В случае массового производства (например, обработка диаметральных размеров на шлифовальных или токарных станках) обобщенными показателями качества управления точностью обработки могут быть размерные параметры (длина, диаметр) обрабатываемых деталей. С помощью различных ИП снимаются сигналы, характеризующие точность размерных параметров обрабатываемых деталей и вводятся в устройство управления. Исходя из предположения о том, что характеристики векторов X(t), Y(t) и U(t) известны, можно искать алгоритм управления точностью обработки, пользуясь известными методами синтеза САУ в условиях априорной определенности.
Для большинства станков с ЧПУ, работающих в условиях серийного и мелкосерийного производства, вектор состояния, характеризующий точность обрабатываемой поверхности, и большинство составляющих вектора возмущающих воздействий не только неопределенным образом изменяются во времени, но и остаются неконтролируемыми, т.е. неизвестными. Поэтому построение соответствующих систем управления для таких станков с нестабильными процессами обработки должно осуществляться с учетом априорной неопределенности.
Более перспективными видятся САУ, в которых в качестве вектора состояния используются обобщенные параметры, характеризующие взаимное положение инструмента и заготовки в рабочем пространстве станка. В качестве такого вектора могут служить погрешности формообразующей системы в точке рабочего пространства станка, где находится вершина режущего инструмента. Преимущество САУ, использующих в качестве информационной основы этот вектор, заключается в том, что заданный алгоритм управления реализуется только исполнительными органами станка, и следовательно, не требуются специальные корректирующие устройства.
На рис. 1.3 показана общая схема формирования вектора состояния Y(t) всей ТС, а на рис. 1.4 только вектора состояния Yc(t) металлорежущего станка. Отличия в формировании векторов Y(t) и Y t) заключается в том, что функционирование всей ТС обеспечивает выполнение технологического процесса производства изделия, в то время как сам станок воспроизводит заданную зависимость между отдельными пространственными координатами [40, 51, 58]. Воспроизведение соответствующей зависимости в общем случае осуществляется одним или совокупностью одновременных взаимосвязанных относительных движений рабочих органов станка. Каждое из этих движений осуществляется на станках с ЧПУ от своего индивидуального привода. Отдельные движения связаны только управляющей программой.
Как видно из рис. 1.4 погрешности формообразующей системы в точке рабочего пространства станка, где находится вершина режущего инструмента (вектор состояния станка с ЧПУ - Yc(t)), формируются частными и дифференцированными выходными параметрами этого станка.
Движение рабочих органов станка по каждой управляемой координате характеризуется траекторией, скоростью и ускорением движения. Под погрешностью траектории движения рабочего органа станка понимается отклонение геометрического места точек фактической и заданной функции перемещения выбранных фиксированных точек этого рабочего органа станка. Она определяется погрешностью позиционирования по оси координат и отклонением от прямолинейности траектории движения рабочих органов этого станка.
Погрешности траекторий отдельно взятых перемещений не полностью характеризуют вектор Yc(t), поскольку он может формироваться множеством различных сочетаний траекторий движения рабочих органов станка с ЧПУ, а следовательно и погрешностью относительного положения траекторий движения его рабочих органов.
Кроме погрешностей, связанных с движением рабочих органов, существует погрешность относительного положения узлов, несущих инструмент и заготовку, например, отклонение оси вращения шпинделя относительно базовой поверхности стола. Из-за погрешностей изготовления и сборки деталей и узлов станка будет иметь место начальная погрешность перемещения каждого рабочего органа этого станка, погрешность их взаимного перемещения и погрешность взаимного положения его звеньев.
Начальные погрешности станка зависят от геометрических погрешностей (отклонение от прямолинейности, параллельности и перпендикулярности), а также погрешности позиционирования. В процессе эксплуатации погрешности станка с ЧПУ под действием различных видов энергии (силовой, тепловой и др.) изменяются.
Следует отмстить, что совокупность согласованных движений рабочих органов станка с ЧПУ не дает всех точек заданной чертежом поверхности детали, а обеспечивает получение пространственной кривой или целого семейства кривых, лежащих на заданной поверхности, т.е. фактически станок с ЧПУ формирует лишь совокупный геометрический образ [40, 54, 58]. Между этими кривыми обрабатываемый материал снимается за счет конечных размеров режущего инструмента. Векторная сумма погрешностей по отдельным координатам дает суммарную векторную погрешность. Но эта погрешность не будет являться погрешностью воспроизведения заданной поверхности, так как вектор этой погрешности в общем случае направлен под произвольным углом к заданной поверхности и не является кратчайшим расстоянием между полученной и заданной поверхностями [5].
Из вышеизложенного следует, что при использовании в качестве вектора состояния Y(t) практически очень сложно реализовать измерительную систему для станков с ЧПУ. Если же рассматривать в качестве вектора состояния Y(t), а измерять вектор Y jt), то можно получить зависимость Y(t) = f lY t)!, учитывая при этом вид обработки, размеры инструмента и т.д., что однако приводит к усложнению алгоритмов управления и предъявляет значительные требования к системе управления по скорости переработки информации. Следовательно, удобнее использовать в качестве вектора-состояния - Yc(t), тем более, что уменьшение вектора Yc(t), как правило, приводит к снижению и Y(t).
Матричный метод описания структуры металлорежущего станка
Основным инструментом исследования структур различных машин, в том числе металлорежущих станков, является матричный метод [28], который вошел в практику в связи с широким внедрением вычислительной техники в системах автоматизированного проектирования (САПР) механизмов и машин.
Принципиальная особенность указанного метода состоит в представлении машин в виде структурных цепей. Задаются неподвижная система координат, в большинстве случаев, связанная с основанием, и системы координат, связанные со звеньями этих цепей. Если с каждым звеном связать систему координат, выбрать ориентацию их по определенным правилам, то относительное положение звеньев определяется переходными матрицами - матрицами перехода от одной системы координат к другой.
В матричном методе используют в основном вещественные 4x4, 6x6 и дуальные 2x2, 3x3 переходные матрицы. Вид матрицы зависит от типа решаемой задачи, ибо при использовании вычислительной техники для САПР прослеживается тенденция создания специализированных и проблемно-ориентированных программ.
Обоснование применения матричного метода в металлорежущих станках дано в работах Базрова Б.М. [7, 8], а исследование 4x4 вещественных матриц приведено в публикациях Портмана В.Т. [59, 63].
В работах Диментберга Ф.М. [22-25] содержатся основные сведения по теории винтов и излагается матричный метод с использованием дуальных матриц. Данная теория базируется на алгебре дуальных чисел, состоящих из пары действительных чисел (аиа) и представленных в виде a = a + wa, где а - главная часть, а - моментная часть, W =0. Дуаль ную матрицу А можно записать как А =А + wA, где главная часть А-ортогональная матрица, характеризующая ориентацию двух произвольно выбранных ортогональных систем координат, а моментная часть А= РА, где Р - кососимметричная матрица, состоящая из компоненто} радиус-векторов Р = (р ,р ,pz) , определяющего положение этих систем координат. Применение этих матриц позволяет представить в країкоіі форме преобразование системы координат двух смежных звеньев [23].
Другая форма матричного подхода к определению положения звеньев механизма состоит в применении вещественных винтовых 6x6 - матриц. В принципе в этом способе используется такой же обход звеньев, как и в случае применения 4x4 матриц, но здесь в качестве операторов преобразования используются винтовые аффиноры [25].
Значительный интерес представляют исследования металлорежущих станков с помощью 4x4 матриц, ориентированных на вычислительные машины [28]. Метод позволяет исследовать многозвенные механизмы, решать все задачи анализа. В связи со сказанным выше в данной главе рассмотрено применение переходных матриц 4x4 для моделирования металлорежущих станков.
Вид переходных матриц зависит от способа задания системы координат, при этом с каждой кинематической парой связывают две (способ I), либо одну систему координат (способ 2).
Псрвый способ применяют, как правило, для замкнутых структурных цепей. В этом случае полагают, что форма звена остается неизменной, т.е. относительное расположение систем координат звена постоянно. Переменным же является относительное расположение звеньев кинематической пары. Исходя из этого, можно составить матрицы перехода от одной системы координат к другой (обе системы заданы на одном звене), которые являются постоянными и характеризуют «форму» звена [28].
Во втором способе, применяемом для открытых структурных цепей, с каждым звеном связывают одну систему координат. При этом можно задавать ее по способу Дснавит-Хартснбсрга [88], сущность которого состоит в определении относительных положений звеньев станка. Звенья нумеруются цифрами 0,1,...,п, начиная с основания станка (или технологических баз детали), которое считается 0 - м. Конечным звеном этой цепи будет режущий инструмент, ему присваивается номер п. Кроме того, присваивается номер і = 1,2,..., п кинематической паре, образованной і -1 - м и і - м звеньями, а также связывается с каждым і - м звеном станка ортогональная система координат.
Выбирают і - ю систему координат следующим образом [30, 87]: координатную ось Zi направляют вдоль оси кинематической пары (для вращательной - координатную ось совмещают с осью этой пары, для поступательной - координатную ось направляют параллельно направлению относительного движения), ось ХІ - вдоль общего перпендикуляра к осям Zi-i и Zi, а ось Yi направляют так, чтобы система координат была правой. При гаком выборе систем координат звеньев і - 1 - ю систему координат можно перевести ві-юс помощью следующих преобразований: повернуть і - 1 -ю систему координат на угол 9І вокруг оси Zi-1, чтобы обеспечить параллельность ХІ и Хі -і; сдвинуть начало координат на величину Si вдоль оси Zi . і и на величину а. вдоль оси ХІ; наконец, повернуть на угол 0 вокруг оси ХІ, чтобы совместить ОСИ Zi-1 И Zi. следовательно, погрешность положения звена і будет зависеть только от четырех параметров Дві, ASi, Даі и Лещ, что особенно важно с точки зрения количества измерений. Тем не менее, применение способа Дснсвита-Хартснбсрга вызывает некоторые затруднения, связанные прежде всего с измерением этих параметров существующими средствами измерения металлорежущих станков.
Оценка параметров математической модели формообразующей системы консольно-фрезерного станка
Практически можно оценить параметры модели путем измерения отдельных погрешностей в базовой системе координат станка. Для каждого рабочего органа проводится оценка отклонений траектории его движения (отклонение от прямолинейности траектории его движения и погрешности позиционирования) и оценка его угловых поворотов. Таким образом, для каждого рабочего органа необходимо определить шесть погрешностей: погрешность позиционирования, две погрешности отклонения от прямолинейности перемещения рабочих органов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и три его угловые погрешности вокруг трех осей.
Кроме оценки отклонений, связанных с движением отдельно взятых перемещений рабочих органов станка, необходимо дополнительно исследовать отклонения относительного положения траекторий движения ЄІ о рабочих органов и отклонения относительного положения узлов, несущих инструмент и заготовку. При наличии у станка трех рабочих ортанов, перемещающихся во взаимно перпендикулярных направлениях, возникают три угловые погрешности, вызванные их отклонением от перпендикулярности. Каждая дополнительная ось дает еще две угловые погрешности, как, например, ось вращения шпинделя.
Для определения отклонения от прямолинейности траектории движения и одновременно поворота стола по координате X и шпиндельной бабки по Z использовались две поверочные линейки ЛЧ-0-320-ГОСТ 8026-75, микронные индикаторы МИГ-1 (цена деления 0,001 мм), самопишущий электрический прибор мод.260 с непрерывной записью на электротермической бумаге в прямоугольной системе координат, уровень с пеной деления 0,01 мм/м и концевые меры длины.
При перемещении по координате Y вместо поверочных линеек ЛЧ-0-320 использовались две поверочные линейки ШП-0-630-ГОСТ 8026-75 (угольники).
На рабочей поверхности стола параллельно базовой оси координат Zi в положении X 170 мм на двух опорах (плоскопараллельные концевые меры) устанавливалась поверочная линейка. Для установки поверочной линейки параллельно базовой оси координат ZB она закреплялась так, чтобы расстояние от поверхности стола до рабочей поверхности линейки у ее концов были равны, а в плоскости XZ - параллельно направлению перемещения шпиндельной бабки таким образом, чтобы показания измерительного прибора были одинаковыми в крайних точках длины перемещения.
Микронные индикаторы и датчик прибора 260 закреплялись на регулируемых кронштейнах оправки шпинделя, жестко зафиксированного относительно шпиндельной бабки. Измерительные наконечники микронных индикаторов и датчиков устанавливались на расстоянии 100 мм от торца шпинделя (среднее положение режущих кромок инструментов, используемых на станке) и выставлялись перпендикулярно к поверхности линеек. Касание рабочей поверхности линейки измерительными наконечниками происходило при положении рабочих органов Y = 140 мм, X = 170 мм. Шпиндельная бабка перемещалась от Z = 10 мм до Z = 190 мм.
Измерения проводились в наладочном режиме. Движение шпиндельной бабки производилось в обоих направлениях. Для исключения влияния погрешностей рабочей поверхности линейки испытания повторялись после поворота линейки на 180.
На рис.3.6 и 3.7 приведены кривые отклонения от прямолинейности в горизонтальной плоскости и параллельности в вертикальной плоскости траектории движения шпиндельной бабки по oanZB, а на рис.3.8 показаны ее кривые углового отклонения. шпиндельной бабки в горизонтальной плоскости
В качестве базовой оси координат XR была выбрана прямая, лежащая в плоскости стола и перпендикулярная оси ZR. Отклонение от перпендикулярности траектории движения стола к направлению оси ZR определи лось поверочным угольником, одна сторона которого совмещалась с базовой ocbioZp. Касание второй рабочей поверхности линейки измерительным наконечником происходило при положении рабочих органов Z=10 мм, Y=140 мм.
Следующим этапом проводилось определение отклонения от прямолинейности траектории движения стола и оценка его угловых поворотов, при этом поверочная линейка ЛЧ-0-320-ГОСТ 8026-75 устанавливалась на место второй стороны угольника. В остальном схема измерения ничем не отличалась от измерения отклонений по оси Z.
Для оценки угловых поворотов вокруг оси X использовались две схемы измерения. В первой схеме (рис.3.9, а) устанавливалась вторая поверочная линейка в 100 мм от первой. Во второй схеме (рис.3.9, б) для этих же целей использовался уровень. Уровень использовался также для более точной регулировки расстояний Lj И L
Аппаратные и программные средства реализации пульта оператора и использование их для организации коррекции погрешностей станка с ЧПУ
Под погрешностью позиционирования понимают отклонение действительного положения выбранных фиксированных точек, связанных с движущимся рабочим органом, от запрограммированного при его многократном двухстороннем позиционировании в различные точки вдоль соответствующей оси координат [82].
По результатам испытаний определяют систематическую и случайную составляющие погрешности позиционирования. Случайная составляющая, характеризующая величину рассогласования погрешности позициониро вания, определяется путем многократного подхода в каждую заданную точку вдоль соответствующей оси координат сначала в одном, а затем в противоположном направлениях.
Систематическая составляющая погрешности, определяемая по результатам вычисления средних значений погрешности позиционирования, характеризуется накопленным и периодическим отклонениями. Обычно накопленное отклонение монотонно изменяется и имеет не более грех-четырех экстремальных значений. Характер изменения периодических отклонений близок к синусоидальному, причем его шаг в десятки раз меньше длины перемещения вдоль оси координат. Шаг периодических отклонений равен шагу ходового винта, в случае, если измерительный преобразователь обратной связи по положению исполнительного органа станка установлен непосредственно на ходовом винте. Если в качестве датчика обратной связи по пути используется линейный измерительный преобразователь, установленный вдоль направляющих станка, то шаг периодических отклонений равен шагу этого измерительного преобразователя.
Случайная составляющая погрешности позиционирования может быть уменьшена расширением диапазона регулирования (снижением минимально программируемой скорости), повышением быстродействия привода подач (снижением времени торможения с минимальной программируемой скорости до ноля) и правильным выбором закона торможения (экспериментального, равнозамедленного и т.д.).
Для получения минимального времени позиционирования наиболее целесообразно использовать слсдящс-рсгулирусмый режим позиционирования: при достижении минимальной скорости режим слежения прекращается и далее торможение происходит под действием момента статического сопротивления. В отличие от позиционных устройств ЧПУ, реализующих ступенчатое изменение скорости подачи в функции пути с выработкой команды полной остановки при достижении рабочим органом минимально программируемой скорости, следяще-регулируемый режим знащтельно снижает требования к тлеісіроириводу в первую очередь по диапазону регулирования при сохранении практически минимального времени позиционирования. Для реализации следяще-реї улируемого режима позиционирования необходимы нелинейные алгоритмы управления, которые просто реализуются в микропроцессорных устройствах ЧПУ.
Систематическая составляющая погрешности позиционирования достигает нескольких десятков микромеїров даже для станков высокой точности. С целью коррекции данной погрешности в панках с микропроцессорными устройствами ЧПУ необходимо измерять раздельно накопленное и периодическое огклонение, чго позволяет выявигь предпочтительчые позиции, в которых будут корректироваться погрешности.
Накопленное отклонение погрешности позиционирования следует корректировать в позициях на концах интервалов, кратных шагу периодического отклонения.
Периодическое отклонение погрешности позиционирования межет быть аппроксимировано периодической функцией с периодом равным шагу отклонения.
При исследовании погрешности позиционирования измерение действительных положений рабочего органа станка при его многократном позиционировании проводилось с использованием штриховой меры и микроскопа.
Измерение погрешности позиционирования штриховой мерой и оптическим микроскопом происходило следующим образом. Образцовая стеклянная штриховая мера с номинальным размером шкалы 200 мм имела допустимые отклонения по 1-му классу точности мер. В качестве микроскопа применялся оптический микрометр спиральный (ОМС-1) с ценой деления шкалы 1 мкм. Образцовая стеклянная штриховая мера в металлическом корпусе закреплялась на столе станка с помощью легко регулируемых стоек параллельно направлению перемещения, а микроскоп закреплялся на кронштейне в оправке застопоренного шпинделя.
Проверяемый рабочий орган станка перемещался по программе в пределах всей длины хода с остановками через интервалы, не превышающие четырех длин шага ходового винта и кратные 10 мм. Величина подачи рабочего органа станка принималась равной 240 мм/мин (наибольшая скорость рабочей подачи). Позиционирование проводилось путем последовательного перемещения рабочего органа станка с односторонним подходом в каждую запрограммированную точку.
Исследование погрешности позиционирования проводилось в рабочем пространстве станка вдоль трех направлений параллельных осям Xb,YBH ZB.
Стол по оси X перемещался в пределах 10...210 мм, при этом шпиндельная бабка находилась в положении Z = 10 мм и салазки - Y = 140 мм при положении стола X = 10 мм, Z = 10 мм, а салазки перемещались по оси Y в пределах 140...240 мм.
Похожие диссертации на Автоматизация обработки на станках с ЧПУ за счет программной коррекции исполнительных движений
