海德漢現(xiàn)代化機(jī)床的精度：全閉環(huán)控制補(bǔ)償熱漂移誤差

在機(jī)床中使用直線光柵尺具有特別突出的效果。閉環(huán)控制中的直線光柵尺能*補(bǔ)償熱膨脹誤差和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的其它影響。 

這個(gè)演示臺(tái)將向您展示閉環(huán)控制的工作原理和效果。這是經(jīng)典的機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)，它包括：電機(jī)、固定軸承、循環(huán)滾珠絲杠和浮動(dòng)軸承。

工作臺(tái)通過滾珠螺母連接滾珠絲杠。它將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。將對(duì)滾珠絲杠的溫度進(jìn)行測量。用一個(gè)長度計(jì)確定工作臺(tái)的位置重復(fù)精度。計(jì)數(shù)器顯示長度計(jì)測量的位置差。直線光柵尺在閉環(huán)控制中測量工作臺(tái)的位置。 

用以下方式確定精度的不同結(jié)果：

全閉環(huán)：工作前，絲杠溫度為20.8 °C。運(yùn)動(dòng)10次后，我們可見工作臺(tái)位置的滾珠絲杠溫度升高。盡管溫度升高了2.1 度，但位置測量值沒有變化。因此，運(yùn)動(dòng)10次后，長度計(jì)未檢測到任何位置誤差。這就是說，進(jìn)給軸使用的直線光柵尺保持了工作臺(tái)的準(zhǔn)確位置。

海德漢現(xiàn)代化機(jī)床的精度：全閉環(huán)控制補(bǔ)償熱漂移誤差

半閉環(huán)：在半閉環(huán)控制的間接測量中，工作臺(tái)位置由絲杠螺距和旋轉(zhuǎn)編碼器確定。 此時(shí)，絲杠溫度為20.6 °C。演示臺(tái)現(xiàn)在開始半閉環(huán)控制并將計(jì)數(shù)器清零。仿真開始，工作臺(tái)以60 m/min的速度運(yùn)動(dòng)10次。運(yùn)動(dòng)10次后，滾珠絲杠溫度升高2.1度。運(yùn)動(dòng)10次中，溫度升高導(dǎo)致工作臺(tái)位置改變6 µm。

在工件加工測試中，也能看到這種溫度影響。這個(gè)動(dòng)畫顯示該結(jié)構(gòu)件的加工過程，半閉環(huán)控制下，加工中的發(fā)熱造成位置誤差。 該件的尺寸公差在±200微米以內(nèi)。 加工期間，位置誤差增加8 µm以上。

用一個(gè)小方法就能讓這個(gè)位置誤差明顯可見：加工40件后，再次加工*件，但Z軸進(jìn)給減小一半。 半閉環(huán)控制下的第二次加工后，70 µm深的棱邊清晰可見。 但在相同加工條件下采用全閉環(huán)控制方式加工該件，工件上*沒有棱邊。

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