Верстати з ЧПУ в обробці, від розрахунку програми обробки до керування верстатом для обробки автоматично контролюються системою ЧПК. Оскільки оператор не може втрутитися, уникнути людської помилки, але в той же час є деякі помилки, які не можуть бути людською компенсацією. Тому сам верстат з ЧПУ висуває більш високі вимоги до точності. Виходячи з цього, також є надія, що система ЧПК зможе повністю використовувати функції верстатів з ЧПК для автоматичної компенсації деяких помилок.
Для верстатів з ЧПК із відкритим і напівзамкнутим циклом його точність позиціонування залежить головним чином від точності гвинта подачі, тому верстати з ЧПК часто використовують високоточні кулькові гвинти. Але шурупи завжди мають виробничі помилки, а тривале використання призведе до їх зношування. Тому одним із поширених методів подальшого підвищення точності позиціонування верстатів є компенсація похибки кроку кулькового гвинта.
1, Hапаратний метод для компенсації принципу похибки кроку кулькової гвинти
У минулому у верстатах з ЧПК із відкритим циклом часто використовували апаратний метод для компенсації похибки кроку, тобто використання механічних методів для вимірювання кривої розподілу похибок певної осі кулькового гвинта у верстатах з ЧПК, накопичених значення похибки кроку досягає імпульсного еквівалентного положення для встановлення блоку. Коли стіл верстата рухається, мікроперемикач, встановлений на верстаті, посилає сигнал компенсації помилки кожного разу, коли він торкається блоку, і кроковому двигуну вказується зробити більше або менше кроків через схему керування.
Цей метод компенсації переривчастого імпульсу додає деякі механічні частини (такі як важіль компенсації, блок тощо) і схеми (такі як схеми, які передають сигнал компенсації від мікроперемикача до блоку ЧПК) до столу верстата з ЧПК. Крім того, цей метод компенсації більше підходить для верстатів з ЧПК із відкритим контуром із кроковим двигуном і методів імпульсної інкрементної інтерполяції, але не для верстатів з ЧПК із напівзамкнутим циклом із приводом постійного або змінного струму. Таким чином, більшість верстатів з ЧПК в даний час використовують програмні методи для компенсації похибки кроку кулькового гвинта.
2,TПрограмний метод компенсації принципу похибки кроку кулькової гвинти.
Основна ідея методу програмної компенсації помилок висоти: у верстаті з ЧПК на осі кулькового гвинта у всьому діапазоні ходу, з інструкціями ЧПК розташувати стіл у певних положеннях як командне положення, з високоточним положенням вимірювальна система для вимірювання фактичного положення цих положень (більшість поточного використання лазерного інтерферометра як високоточного вимірювального приладу), фактичне положення та командне положення для порівняння, обчислення кулькової гвинтової кривої розподілу похибок по всьому ходу розраховується. Помилки заносяться в ЧПК у вигляді таблиці. Після цього ЧПУ автоматично враховує значення похибок при керуванні рухом осі та компенсує їх за допомогою підготовленої програми.
3, пристрій для тестування та аналіз результатів
Візьмемо, наприклад, поздовжній кульковий гвинт вертикально-фрезерного верстата з ЧПК, ефективна робоча довжина спрямованого кулькового гвинта становить 800 мм, і кожні 15 мм його довжини 300 мм є точкою командного положення. Похибка позиціонування кожної точки командного положення вимірюється (її роздільна здатність становить 0,01 мкм) двочастотним лазерним інтерферометром. Отримано криву похибки позиціонування поздовжнього столу до компенсації похибки кроку, як показано на кривій, обведеній на малюнку. Після компенсації помилки висоти за допомогою програмного забезпечення крива помилки позиціонування показана на малюнку як кругова крива. Очевидно, що точність позиціонування верстатів з ЧПК значно покращується завдяки компенсації похибки кроку.
Компенсація похибки кроку є одним із ефективних способів покращити точність позиціонування верстатів з ЧПК із відкритим і напівзамкнутим контуром, але це не панацея. Повторювані помилки налаштування, викликані щоденною жорсткістю системи приводу та неточностями виробництва, не можуть бути компенсовані. Крім того, похибка кроку гвинта сильно залежить від температури навколишнього середовища. Тому єдиним способом подальшого підвищення точності верстатів з ЧПК є використання повністю замкнутої системи ЧПК. У повністю замкнутій системі ЧПК помилка кроку та деякі інші помилки знаходяться в замкнутому контурі позиції та можуть бути виправлені замкнутим контуром.
