主軸溫度補償技術在（zài）精密加工中心上的應用-功能部件網（wǎng）-數控機床市場網

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主軸溫度補償技術在精密加工中心上的應用

2018-4-2 來（lái）源：轉載作者：陳亮，王世鵬，邢海豐

摘要（yào）:日益激烈（liè）的市（shì）場競爭，對國產加工中心的精度提出更高要求，就目前而言，主軸溫度補償技術，可以在成本增加不大的情況下，將機床本身（shēn）精度提高較為明顯。文中分析了機床的（de）主軸溫度補償實現基本原理（lǐ）;基於FANUC係統（tǒng）的（de）PMC指令功能（néng）、FANUC PICTURE的係統界麵功能，最終將主軸溫度補償功能得（dé）以集於FANUC係統，且該功能（néng）模塊具有很好（hǎo）的操作性。

關鍵詞:加工（gōng）中（zhōng）心;主（zhǔ）軸溫度補償（cháng）;FANUC係統;PMC; FANUC PICTURE

前言

隨著數控機床和精密（mì）加工的廣泛應用，人們對數控機床的加工精度提出了（le）更高的要求，由機床溫度變化而（ér）引起熱變形造成的熱誤差及由機床切削力引起（qǐ）力變形造成切削力誤差是影響加工（gōng）精度的關鍵因素，對於這些因（yīn）素引起的誤差，僅通過機（jī）床結構優化設（shè）計提高機床精度，比較困難;在當前及其以後的很長的時間（jiān）內，通過增加少量檢測零件，在（zài）機床數（shù）控係統內編（biān）製相（xiàng）應的補償功能模塊（kuài），將成為機（jī）床精度提高的重（chóng）要發展方向。數控機床誤差動態綜合補償己列入國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎製造裝備（bèi）”表明國家對數控（kòng）機床誤（wù）差動態綜合補償技術的（de）高度重（chóng）視。機床誤（wù）差補償技（jì）術，在增加少量成本的情況下，能有效（xiào）地提高數控機床的加工精度，且該力一法也較易實現。本（běn）文作者就精密加工中心主軸溫度補償技術（shù）的應（yīng）用方麵進行了（le）探討，利用FANUC係統（tǒng）的PMC進行編程，將溫度補償軟件集成（chéng）於係統內部（bù），通過FANUCPICTURE編製相應的宜人操作界麵，將溫度補償技術較好地應用（yòng）於實際（jì）。最終通過實際（jì）驗證，說明本文方法的有效性。

1、主軸溫度補償實現的基本原理

開發的基（jī）於數控係統的軟件補償功能模塊，其控製方（fāng）式為半閉環前饋控製，其補（bǔ）償原理是（shì）:利用係（xì）統的PLC程序（xù）計算出的補償值控製Z軸的運動（dòng）(在此僅以Z軸（zhóu）為例，可擴展於其他軸)，從而保證刀具和主軸的相對位（wèi）置準確。

1. 1 補償係統（tǒng）控製（zhì）方式

補償功能模塊采用半閉環前饋補償的控製（zhì）方式，其原理如圖1所示。在加工過程中，利用熱電倡（chàng）檢測到的機床主軸（zhóu）和環境溫度變量，通過A/D轉換（huàn）模塊將溫度值，再由數學模型計（jì）算出（chū）預測誤差，對外部（bù）機械原點進行（háng）偏移（yí），從而修正加工誤差。采用半閉環前饋補償力方式時，選（xuǎn）擇正確、合理的（de）變量以及建立高精度（dù）的模型，是實現實時（shí）高精度誤（wù）差補償的關（guān）鍵。

圖1 半閉環前饋控（kòng）製原理

1. 2 補（bǔ）償係統控製原理

圖2 係統內部模塊溫度補償控製（zhì）原理圖

1. 3 補償係統軟件設計

主軸溫（wēn）度補償係統的流程框圖如圖3

圖3 熱誤差補償控製係統軟件流程框圖

在補償過程中，PLC運算得到（dào）補償值輸入（rù）CNC控製器後，對預先輸入控製（zhì）器（qì）中的數控加（jiā）工程序中外部機械原點按補償值進行偏（piān）移，從而使誤差獲得補償。當機床開機即開啟溫度誤差補償線程，溫度實時補償每隔2 min便讀取一（yī）次溫度（dù）(可（kě）以通過讀數周期參（cān）數來實現補償周期（qī）的調整)，根據讀（dú）取的溫度值（zhí），通（tōng）過PLC運（yùn）算算出熱誤差值，使外（wài）部機械原點發生偏移，從而實（shí）現熱誤差的在線實時補償。其中PLC中主（zhǔ）軸溫度補償用於機（jī）械原點偏移的梯圖（tú）程序如圖4所示。

圖（tú）4 外部機械原點偏移梯形（xíng）圖

2、主（zhǔ）軸溫度償係統界麵設計

FANUC PICTURE界麵設計軟件仿（fǎng）真程序運行界麵設計如圖5所示。程（chéng）序運行界麵如圖6所示。

圖（tú）5 運（yùn）用FANUC PICTURE設（shè）計（jì）界麵

圖（tú）6 運行界麵圖

3、現場FANUC係統截圖

圖7為FANUC係統的部分PLC截圖。

圖8中361累積補償脈衝(NC)的數值為（wéi）Z軸的應補償數值，補償數據（jù）可在機床NC顯示屏上顯示。現場驗證溫（wēn）度補償功能裝置如圖9所示。

圖7 FANUC係統的（de）部分PLC截圖

圖8 外部機械原點偏移顯示位置

圖9 現（xiàn）場驗證溫度補償（cháng）功（gōng）能裝置

實踐證明該方法具（jù）有較好的效果。

4、結論

設計了集成於FANUC數控係統的熱誤差補償軟件係統。進行了熱誤差補償（cháng）係統的原（yuán）理和程序設計，並將熱誤（wù）差補償軟件係統（tǒng）在立臥式加工中心上得到了應用，並掌握該技術的核心，可（kě）推（tuī）廣應用該技術，為進一步完善及廣泛（fàn）實（shí）際應用該技術奠定了良好（hǎo）的（de）基礎。

來源（yuán）： 1.武漢輕土大（dà）學（xué）機械土程學（xué）院（yuàn）

2.大（dà）連交通大學土木與安全土程學院

3.吉林建大（dà）建築土程檢測有限公司

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