工具機軌跡精度

工具機軌跡精度是用來描述工具機各部分軌跡數字精度的概念。

基本介紹

• 中文名：工具機軌跡精度
• 套用領域：機械加工
• 實質：描述工具機精度

幾何精度要求

工具機的幾何精度是指工具機某些基礎零件工作面的幾何精度，它指的是工具機在不運動（如主軸不轉，工作檯不移動）或運動速度較低時的精度。它規定了決定加工精度的各主要零、部件間以及這些零、部件的運動軌跡之間的相對位置允差。例如，床身導軌的直線度、工作檯面的平面度、主軸的迴轉精度、刀架溜板移動方向與主軸軸線的平行度等。在工具機上加工的工件表面形狀，是由刀具和工件之間的相對運動軌跡決定的，而刀具和工件是由工具機的執行件直接帶動的，所以工具機的幾何精度是保證加工精度最基本的條件。

傳動精度

工具機的傳動精度是指工具機內聯繫傳動鏈兩末端件之間的相對運動精度。這方面的誤差就稱為該傳動鏈的傳動誤差。例如車床在車削螺紋時，主軸每轉一轉，刀架的移動量應等於螺紋的導程。但是，實際上，由於主軸與刀架之間的傳動鏈中，齒輪、絲槓及軸承等存在著誤差，使得刀架的實際移距與要求的移距之間有了誤差，這個誤差將直接造成工件的螺距誤差。為了保證工件的加工精度，不僅要求工具機有必要的幾何精度，而且還要求內聯繫傳動鏈有較高的傳動精度。

定位精度

工具機定位精度是指工具機主要部件在運動終點所達到的實際位置的精度。實際位置與預期位置之間的誤差稱為定位誤差。對於主要通過試切和測量工件尺寸來確定運動部件定位位置的工具機，如臥式車床、萬能升降台銑床等普通工具機，對定位精度的要求並不太高。但對於依靠工具機本身的測量裝置、定位裝置或自動控制系統來確定運動部件定位位置的工具機，如各種自動化工具機、數控工具機、坐標測量機等，對定位精度必須有很高的要求。

工具機的幾何精度、傳動精度和定位精度通常是在沒有切削載荷以及工具機不運動或運動速度較低的情況下檢測的，故一般稱之為工具機的靜態精度。靜態精度主要決定於工具機上主要零、部件，如主軸及其軸承、絲槓螺母、齒輪以及床身等的製造精度以及它們的裝配精度。

數控工具機高精度軌跡控制的基本思想

隨著科學技術的進步和社會經濟的發展，對工具機加工精度的要求越來越高。如果完全靠提高零部件製造精度和工具機裝配精度的傳統方法來設計製造高精度數控工具機，勢必大幅度提高工具機的成本，在有些情況下甚至不可能。面對這一現實，我們對以低成本實現高精度的途徑進行了探索，提出一種通過信息、控制與工具機結構相結合實現數控工具機高精度軌跡控制的方法，其核心思想是：①採用具有高解析度和高採樣頻率的新型插補技術，在保證速度的前提下大幅度提高軌跡生成精度；②通過新型雙位置閉環控制，有效保證希望軌跡的高精度實現。③以信息化軌跡校正消除機械誤差和干擾對軌跡精度的影響，從而保證所控制的工具機可在生產環境中長期高精度運行。

信息化軌跡誤差校正

在雙位置閉環控制下，工具機坐標運動的精度主要取決於檢測裝置獲取信息的準確程度。因此，進一步通過信息補償有效提高檢測裝置的精度並使其不受外部環境的影響，將為進一步提高坐標運動精度提供一條新的途徑。為此採取以下措施：對檢測裝置的誤差及其與系統狀態的關係進行精確測定並建立描述誤差關係的數學模型，加工過程中由數控系統根據有關狀態信息(如工作檯實際位置、檢測裝置的溫度等)按數學模型計算誤差補償值，並據此對檢測裝置的測量值進行實時校正，從而保證工具機運動部件沿各自的坐標軸具有很高的運動精度。

為在高精度坐標運動的基礎上，獲得高精度的多坐標合成軌跡，進一步採用幾何誤差信息化校正方法。例如，對於工具機x、y工作檯的不垂直度誤差，可通過以下過程進行校正：將一精密測頭裝入工具機主軸，對固定於工作檯上的標準樣件(圓弧輪廓)進行測量。當工具機的x、y坐標間存在不垂直度誤差時，所測的軌跡將不是一個準確的圓。將此實測軌跡與標準軌跡相比較，即可求出x、y坐標間不垂直度誤差值。按該誤差值對x、y坐標的運動進行校正，即可使x、y合成運動軌跡達到更高的精度。將此原理用於其他幾何誤差的校正，即可有效提高多坐標運動的合成軌跡精度。若在加工過程中插入上述校正程，還可對溫度變化引起的熱變形誤差進行有效補償。