X—Y数控精密工作台进给伺服系统摩擦误差的分析
数控机床跟踪误差大故障分析与排除
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图 ２ 指 令 与 实际 速度 曲 线对 比 图 ４ 跟踪误差大故 障成 因分析 数控机床 中跟踪误差大是一个较为复杂的问题 ， 其故障原因多种多 样， 看似毫无规律可循。 但从 跟踪误差大报警机理出发， 可以知道跟踪误 差 大报警 条件可 以简单描 述为 ：控制 指令值 一实 际反馈值 ｌ Ｉ ＞允许 误 差， 确定排除此类 故障的三条主线 ： 指令值过 大 、 实际反馈值过小或允许 误差过小。 １是 否为允许误差过／ ） ｂ？
科技 论坛
２ １ 年第 １ 期 ０１ ２
民 科技 营
数控机床跟踪误差 大故障分析 与排除
张 勇 吕家 将 ｚ
（、 １ 九江职业技术 学院继续教 育部 ， 江西 九江 ３２ ０ ２ 九江职业技 术学院机械工程学院， ３００ 、 江西 九江 ３ ２０ ） ３ ０ ７
摘 要： 现从跟踪误差概念入手 ， 深入 浅出地 阐述 了跟踪误差产生机理 ， 并据此进行跟踪误差 大故 障成 因分析 ， 最后 用“ 排故五 步法” 示范跟 踪 误 差大故障排除过程 。 关键词 ： 跟踪误 差； 位置环 ； 故障诊 断； 步法 五 数控机床加工 时 ， 经常会出现跟踪误差过 大的报警 ， 探究其故 障机 所 以， 我们需要人 为的确定一个极 限值作 为最大跟踪误差 ， 超过此 极限 理 ，找到快速有效 的排除此故障的方法与思路就 是本 文所要讨论 的内 值 ， 机床就报警 ， 避免产 品的成批报废 ， 最大跟踪 误差 的设定 与加工 零件 容。 的位置与形状 的精度有密切关系。
１ 什 么是 跟 踪 误 差 ？
为了保பைடு நூலகம்加工精度 ， 目前的数控机床一般采取 了三环结构的伺服系 统， 系统实际位移值被反馈 到数控 装置或伺服驱动 中， 直接 与输 入的指 令位移值进行 比较 ， 用误差进行 控制 ， 最终实现移动部件 的精 确运动和 定位。所谓跟随误差 ， 是指伺服系统发 出的指令位置与系统输出的实际 位置之 间的动态误差 ， 其大小反映 的是当前采样周期 ， Ｃ指令位置值与 Ｎ 坐标轴实 际运行值之间的差值 。 到底 ， 说 跟踪误差与位置有关 ， 了 究 为 研 跟踪误差 ， 就少不得理解位置环 的工作原理。 位置环 的结构简图如图 １ 所示 ， 其核心为位置偏差计数器。Ｐ 来 自 ｚ 于Ｎ 。 Ｃ 这是 Ｎ Ｃ根据输入数据经过插补计算及刀补计算 ， 速度的均化等 处理 ， 向各轴发出的脉 冲， 个数代表距 离 ， 频率代表速度 ， 于位 置偏差 对 计算器而言， 是加计数。 ｆ 自于脉 冲编码器的反馈脉冲， Ｐ来 个数代表工作 台运行 的实际距离 ， 频率代表电机旋转速度。 它通过同步， 四分频等控制 和转换 后送到偏差计算器中去 ， 是减计数。 在每个采样周期 内， 置偏差 计数器得到一个数 ， 位 这个数就 是跟踪 误差 ， 表示 Ｎ Ｃ要求这个轴运行的距 离还有 多少 没有走 出去 。数 大表 明 实际运行距离与 Ｎ Ｃ要求 运行 距离差得远 ， 望坐标轴 走快 点 ， 以这 希 所 个数经过 ＤＡ转换 ， ／ 转换为模拟量去控制 电机速度。数小 表明 目前距离 目 标近 ， 就要慢慢接近 目 ， 标 最后准确停车。
数控机床伺服系统故障诊断分析和维修处理
数控机床伺服系统故障诊断分析和维修处理数控机床伺服系统故障诊断分析和维修处理 数控机床是装有程序控制系统的⾃动化机床，作为装备制造领域先进技术的代表，被⼴泛应⽤于装备制造⾏业。
下⾯是⼩编整理的关于数控机床伺服系统故障诊断分析和维修处理的相关介绍资料，⼤家⼀起来看看吧。
数控机床的应⽤，提升了装备制造业的⾃动化、信息化和现代化⽔平，为装备制造⾏业带来了⼴阔的发展前景。
数控机床伺服系统由于担负着控制信息处理和控制机床执⾏部件⼯作的重要系统，其故障的诊断分析和维修处理技术也⼀直受到装备制造⾏业的普遍重视。
数控机床伺服系统构成 数控机床伺服系统由驱动装置和执⾏机构两部分构成，数控机床伺服系统能够实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，通过数控机床伺服系统对数控装置指令信息接收、放⼤、整形处理，能够将控制器的命令转换为机床执⾏部件的位移运动，从⽽实现对零件的切削加⼯。
数控机床的伺服驱动装置要求具有良好的快速反应性能，准确⽽灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，执⾏来⾃数控装置的指令，提⾼系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。
伺服系统包括驱动装置和执⾏机构两部分，由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。
数控机床系统中伺服系统是将控制器的数字命令转换为具体加⼯的重要环节，因此伺服系统不仅结构原理复杂，对⼯件的加⼯和处理更有重要作⽤。
伺服系统的运⾏稳定性直接影响机床的运⾏状态、⼯件的加⼯质量，为了在保证数控机床机械加⼯精度、准确度的前提下提升数控机床的⽣产效率，对伺服系统的故障预防、诊断和分析⼀直是数控机床应⽤中的重点问题。
进给系统常见故障与维修 1.进给伺服系统故障类型 进给伺服系统由于其涉及的元件较多且功能复杂，因⽽进给伺服系统的故障类型也较为多样。
通过对数控机床进给伺服系统故障的总结和分析，其故障主要有以下⼏种类型。
报警：报警主要是由于进给运动量超过软件设定的限位或限位开关决定的硬限位时发⽣的超程报警。
数控机床跟踪误差过大的故障诊断
任务2 跟踪误差过大的故障诊断【任务目标】1、掌握伺服进给系统的位置控制原理；2、掌握跟踪误差过大的原因；3、掌握跟踪误差过大故障的诊断思路；4、能够排除跟踪误差过大的故障。
【任务描述】有一台YL559数控车床，配备FANUC 0i TD数控系统，采用半闭环控制，在手动移动X 轴的时候，出现“SV0411 （X）移动时误差太大”报警，故障现象见图6-2-1。
本次任务的工作是找出故障原因并能排除故障。
图6-2-1 故障现象【资讯计划】一、资料准备要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下资料：1、FANUC 0i D数控系统硬件连接说明书；2、FANUC 0i D数控系统维修说明书；3、YL559数控机床电气原理图；4、FANUC PMC梯形图语言说明书；5、故障记录单。
二、工具、材料准备要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下工具和材料，具体见表6-2-1。
表6-2-1 工具和材料清单三、知识准备伺服进给系统的任务是尽可能使系统的输出准确地跟踪给定输入，位置控制的实质是位置的随动控制。
位置控制包含两部分：位置比较和速度控制指令的实现，如图6-2-2所示。
图6-2-2 位置控制原理1、位置控制原理下面以脉冲比较法实现位置的比较为例，说明伺服系统位置控制的原理。
脉冲比较法是将CNC 插补输出脉冲P C 与位置检测装置输出脉冲P f 相比较，得到脉冲偏差信号P e ，如图6-2-3所示。
12323432323232321212121指令信号Pc 反馈信号Pf 误差量图6-2-3 脉冲比较示意图当数控系统控制工作台向一个方向（比如X 轴）进给时，经插补运算得到一系列脉冲作为指令脉冲，该脉冲的数量代表了工作台的移动量，脉冲的频率代表了工作台的进给速度，方向代表了工作台的进给方向。
以增量型光电编码器为例，当光电编码器与伺服电动机和滚珠丝杠直连时，随着伺服电动机的转动，产生序列脉冲输出，脉冲的频率将随着转速的快慢而升降。
开环控制的伺服系统误差分析
开环控制的伺服系统误差分析在开环控制的伺服系统中，由于没有位置检测及反应装置，为了保证工作精度的要求，必须使其机械系统在任何时刻、任何情况下都能严格跟随步进电动机的运动而运动。
但实际上，在机械系统的输入与输出之间总会有误差存在，其中除了零部件的制造及安装所引起的误差外，还有由于机械系统的动力参数(如刚度、惯量、摩擦、间隙等)所引起的误差。
在系统设计时，必须将这些误差控制在允许范围内。
一、死区误差所谓死区误差（又叫失动量），是指启动或反向时，系统的输入运动与输出运动之间的差值。
产生死区误差的主要原因：a.传动机构中的间隙b.导轨运动副间的摩擦力c.电气系统和执行元件的启动死区(又称不灵敏区)。
由传动间隙所引起的工作台等效死区误差δc(mm)可按下式计算式中，p是丝杠导程(mm)；δi是第i个传动副的间隙量(rad)；ii是第i个传动副至丝杠的传动比。
由摩擦力引起的死区误差实质上是在驱动力的作用下，传动机构为克服静摩擦力而产生的弹性变形，包括拉压弹性变形和扭转弹性变形。
由于扭转弹性变形<<拉压弹性变形，常被忽略，于是由拉压弹性变形所引起的摩擦死区误差δμ(mm)为：式中：Fμ—导轨静摩擦力(N)；K0—丝杠螺母机构的综合拉压刚度(N/m)。
由电气系统和执行元件的启动死区所引起的工作台死区误差与上述两项相比很小，常被忽略。
如果已采取消除间隙措施，则系统死区误差主要取决于摩擦死区误差。
假设静摩擦力主要由工作台重力引起，则工作台反向时的最大反向死区误差Δ(mm)可按下式求得式中，m—工作台质量(kg)；g—重力加速度，g＝9.8m/s2；μ0—导轨静摩擦系数；ωn—丝杠—工作台系统的纵振固有频率(rad/s)。
减小系统死区误差的措施：1.消除传动间隙；2.采取措施减小摩擦，提高刚度和固有频率。
对于开环伺服系统为保证单脉冲进给要求，应将死区误差控制在一个脉冲当量以内。
二、由系统刚度变化引起的定位误差仅讨论由丝杠螺母机构综合拉压刚度的变化所引起的定位误差。
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1。
课程设计目的 (1)2。
课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2。
2技术数据 (1)2。
3技术要求 (1)3。
总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3。
3稳定性运算 (4)3。
4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4。
1计算行程长度寿命 Ts (6)4。
2计算动载荷 (6)5。
步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7。
参考文献 (13)1。
课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2。
1设计题目：X—Y双坐标联动数控工作台设计2。
2技术数据工作台长×宽（mm)：450×310工作台重量(N)：3300行程（mm）：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量:0。
05-0。
08mm/p2。
3技术要求(1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2)滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动，其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动。
X、Y导轨方向互相垂直。
3。
1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究
数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究1. 数控机床直线电机进给伺服系统概述随着科技的不断发展，数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了提高数控机床的加工精度和效率，近年多的研究者开始关注直线电机进给伺服系统的研究与应用。
直线电机进给伺服系统是一种采用直线电机作为驱动源的高精度、高速度、高可靠性的伺服系统，广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域。
直线电机进给伺服系统具有很多优点，如结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、转矩大等。
这些优点使得直线电机进给伺服系统在数控机床中的应用越来越广泛。
由于直线电机本身的特点以及伺服系统的复杂性，对其进行动态特性分析与研究具有很大的挑战性。
本文将对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行深入研究，以期为实际应用提供理论依据和技术支撑。
1.1 研究背景随着现代制造业的快速发展，数控机床在各个领域的应用越来越广泛。
数控机床的性能和精度对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
直线电机进给伺服系统作为数控机床的关键部件之一，其动态特性直接影响到数控机床的加工精度、速度和稳定性。
研究数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性，对于提高数控机床的整体性能具有重要的现实意义。
传统的数控机床进给伺服系统主要采用步进电机驱动，虽然在一定程度上满足了加工需求，但其动态特性较差，如速度响应慢、加速度范围窄、负载能力有限等。
这些问题限制了数控机床在高速、高精度加工方面的应用。
随着直线电机技术的不断发展，直线电机进给伺服系统逐渐成为数控机床领域的研究热点。
直线电机具有功率密度高、加速度响应快、速度快、转矩大等优点，可以有效提高数控机床的性能。
由于直线电机进给伺服系统涉及到多个学科领域，如电机学、控制理论、机械设计等，因此对其动态特性的研究具有较高的难度。
本论文旨在对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行分析与研究，以期为提高数控机床的性能和稳定性提供理论依据。
数控机床误差过大故障的分析与处理(精)
措施 延长加/减速时间设定 减小位置环增益或提高机 床的刚性 若正确，见第2项，否则 第3项 调整机床机械传动系统
提高位置环、速度环增益
若正确，见第2项，否则 第3项 调整机床机械传动系统
更换不良板 更换不良位置检测期间 （编码器、光栅） 维修、更换不良板 若轴向变形，则见第2项， 若45°方向上成椭圆，则 见第3项 调整机床，进行定位精度、 反向间隙的补偿 调整位置环增益以消除各 轴间的增益差
排除措施 依照参数说明书， 正确设置个参数
数控机床误差过大故障分析与处理
一加工误差过大故障的分析与处理
项目 超调 1
2
单脉 1 冲精 度差 2
3
定位 1 精 不良 2
3 4
5 圆弧 1 插补 加工 的圆 2 度差
3
4 5
6
故障原因 加/减速时间设定过小 与机床的连接部分刚性差或连接不牢固
需要根据不同情况进行故障分析
检测位置检测器件（编码器、光 栅）
测量不圆度，检查周向上是否变 形，45°方向上是否成椭圆
机床反向间隙大、定位精度差
测量各轴的定位精度与反向间隙
位置环增益设定不当
各插补轴的检测增益设定不良 感应同步器或旋转变压器的接口板调整不 良 丝杠间隙或传动系统间隙
调整控制单元，使同样的进给速 度下各插补轴的位置跟随误差的 差值在±1%以内 在项目3调整后，在45°上成椭圆 检查接口板的调整
一 数控机床振荡故障分析与处理 案例分析
分析及处理过程：进一步观察、测量机床Y 轴移动情况， 发现该机床 Y 轴伺服在移动到某一固定角度时，都有一冲 击过程：在无冲击的区域，测量实际移动距离与指令值相符， 根据以上现象，初步判定，故障原因与位置检测系统有关。
MATLAB仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用
图 1 数控系统伺服结构
因电流环参数不能修改 , 这里将电流环简化为一 比例环节 。 为分析方便 , 可将速度环简化为一惯性环节 , 等 效伺服系统结构如图 2 所示 。
图 3 加工直线轮廓的误差 图 2 等效伺服系统结构
跟随误差 :
收稿日期 : 2008 - 06 - 13 作者简介 : 陈芳 ( 1977 —) , 女 , 汉族 , 湖南桃源人 , 讲师 , 研究方向为数控技术应用 、数控设备维修 , 主要从事教学、科研 工作 , 已发表论文 9篇 。电话 : 13265558955, 0755 - 26731821, 0755 - 26731821。 E - mail: chenfangsz@oa1 szp t1net。
2 ( R + r) K
。
当 Kx ≠Ky 时 , ε随着 φ发生变化 , 所加工的圆 弧将产生形状误差 。当 Kx 与 Ky 差别不是很大时 , 可 忽略第一项中 φ对 ε的影响 , 而第二项的 大小 与 φ成正比 。因此所加工的圆弧将变成长轴位于 sin2 [5 ] 45 ° 或 135 ° 处的椭圆 。 3 MATLAB 建模与仿真 311 直线轮廓加工的 MATLAB 模型 图 5 所示为直线轮廓加工的 MATLAB 模型 。设 x、 y 轴给定速度信号 v = 10, 则给定位置指令为斜坡 信号 , 斜坡斜率为 10; x 轴开环增益 Kx = 30, y 轴开 环增益 Ky = 15; 计算轮廓误差 ε =
Jun12009 Vol137 No16
MAT LAB 仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用
陈芳
(深圳职业技术学院 , 广东深圳 518055 )
摘要 : 分析了数控系统的伺服结构 , 根据数控伺服系统模型的传递函数 , 从数学上分析了直线轮廓和圆弧轮廓数控加 工的轮廓误差 。利用 MATLAB 的 SI MUL I N K对数控伺服系统进行了建模 , 分别给出了直线轮廓加工 、圆弧轮廓加工和螺旋 线轮廓加工的轮廓误差仿真图形 。该仿真结果与数学分析计算结果一致 。 关键词 : 仿真 ; 数控伺服系统 ; 轮廓误差 中图分类号 : T M921154 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 ( 2009 ) 6 - 225 - 2
数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书 毕业设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。
（一）、数控技术的发展趋势。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。
1.进给伺服系统常见报警故障分析.
一
9. 漂移补偿量过大报警
1）连接不良。这里指的连接有两个方面。一是电动机动力线连接不良 ，二是电动机和检测元件之间的连接不良。 2）CNC系统中有关漂移量补偿的参数设定错误引起的。 3）速度控制单元CNC装置的主板的位置控制部分有故障。
一 10.停机误差过大或运行时误差过大报警
1）位置偏差设置错误。因此要认真检查参数的设定值。
2）超调。在数控系统中加 / 减速时间里，如果电动机没有流过加 减速时必要的电流，从而使位置控制回路的误差增加。当用示波器观 察速度控制单元的指令波形，应使超调量在5％以下。为了消除本报 警，可加大数控系统的加减速时间和加大速度控制单元的增益。 3）输入电源电压太低。
进给伺服系统常见报警故障分析
4）连接不良。如测速机信号线、电机动力线等的连接不良均会引 起误差过大。
进给伺服系统常见报警故障分析 8.速度单元的断路器断开报警
1）干扰。有时速度单元受外界的干扰影响，断路器自动断开。 2 ）机床负荷异常。这可以用示波器检查机床在快速进给时的电动机电 流是否超过额定值来判断机床负荷是否异常。 3）速度控制单元内整流用二级管模块不好。 4）印制电路板不好或印制板与速度控制单元之间的连接不好。
一
7)编码器有故障（反馈脉冲与电动机转角不成比例变化，而有跳跃）。
5. 伺服单元过电流报警
1）伺服驱动器的电路板与热开关连接不良。 2）U、V、W与地线连接错误，或它们之间存在短路。 3）伺服驱动器故障（电流反馈电路、功率晶体管或者电路板故障)。 4）因负载转动惯量大并且高速旋转，动态制动器停止，制动电路故障。 5）伺服驱动器的安装方法（方向、与其他部分的间隔）不适合。 6）负载是否过大，是否超出再生处理能力等。 7）伺服驱动器的风扇停止转动
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直 接 连 接 的 增 量 式 编 码 器 被 用 于 速 度 的 反 馈 ， 环 闭
象 将会 使机 床产 生 较 大 的 圆运 动 误 差 ， 且 其 大 小 并
型 。工作 台中的摩擦 力是 借 助二 维混合 摩擦 模 型 来预 测 。通 过 ＭＡＴＬ ＡＢ仿 真模拟 与 采用球 杆仪 测 量结 果 比较 ， 析 了工作 台在 不 同工 况下做 圆运 动换 象限时误 差轨 迹 出现 的尖峰 突起 现 象 ， 而得 到 了进 给速 分 进 度及进 给 半径 对摩擦 所造 成 的轮廓误 差产 生影 响的 结论 。 关键 词 ： 伺服 系统 ； Ｘ—ｙ 工作 台； 学模 型 ； 擦误 差 数 摩
摩擦 误差 作 为补偿 指 令 ， 后 加 入 到 同样 工 况 下 的 然 位置指 令 中去 ， 从而 达到 减小 摩擦误 差 的 目的 ， 并成 功地实 现 了机床 运 动反 向时 的摩擦 误差 补偿 。但这 种 方法 并不 适用 于 进 给速 度 、 工半 径 经 常 变 化 的 加 数 控机 床摩 擦误 差 补 偿 。因此 ， 准确 地 离 线 预测 摩 擦误 差大 小是 高精 度 Ｃ ＮＣ机 床 伺 服 进 给 系统 误 差 补偿 的 关键 。
上 的数 据采集 卡所 记 录 ， 来 分 析 Ｘ—ｙ 工 作 台的 用 运动 精 度 。运 动控 制 是 利 用 ＤＳ Ｐ制 造 的 基 于 Ｐ Ｃ
机 的运 动 控 制 卡 来 实 现 。 这 样 的 控 制 系 统 可 以运 行
１ 数控进给伺服 系统摩擦误差补偿的基本策略
本 文 研 究 的对 象 是一 种 数 控精 密工 作 台 ， 用 采 闭环控 制 。该 控 制 方 法 可 以基 本 消 除 滚 珠 丝 杠 螺 距 、 动副 间隙 以及导 轨误 差等 影 响 ， 产生 于各 轴 传 而
反 向运 动 时 的 摩 擦 ， 成 为 工 作 台 运 动 轨 迹 误 差 的 就
ＭＡＴＬ Ｂ软件 ， Ａ 因此 很方 便各 种算 法 的实现 。
主要 原 因 。要 达 到高 精 度 ， 应 根 据 产 生误 差 的位 就 置 和时 刻 ， 增加 额 外 的指令 脉 冲去抵 消爬行 ， 以此来 消除 圆运 动过 象 限 时 的误 差 尖 峰 突起 现 象 ， 这类 似
之 一 ， 擦 影 响 机 床 运 动 精 度 并 在 低 速 运 动 时 表 现 摩
２ ｘ一】 数 控 精 密 工 作 台 ｝ ，
图 １是为本 研 究所采 用 的 Ｘ—ｙ数控 精 密工作
出很 强 的非线性 特 征 。对 数控 机床 圆运 动轨 迹 的测 量是 评价 机床轮 廓加 工精 度 常用 的方法 。机 床做 圆 运 动换 象 限时 ， 总有 一个 坐标 轴速度 从 正 向到零 ， 然
中图分 类号 ： ＴＧ ５ ６９ 文 献标 志码 ： Ａ
进 给伺服 系统 是 数 控 机 床 的 重要 组 成 部 分 ， 它 能根 据数 控系统 指令 控制 执行 部件 的运 动速 度 与位 移 ， 者控 制几 个执 行 部 件 按 一 定规 律 运 动 合 成 所 或 需要 的运 动轨迹 。发 展 高性 能 的数 控 系 统 ， 必 须 就
图 １ 高 速精 密 ｘ—ｙ 工 作 台
《 技 术 新 工 艺 ・ 字 技 术 与 机 械 加 工 工 艺 装 备 ２ ０ 新 数 ０ ８年 第 ５期
・４ ・ ７
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３ 数 控 进 给 系统 的 数 学 模 型 建 立
后 到 负 向 的 过 程 。 此 时 ， 摩 擦 形 成 的 低 速 爬 行 现 因
台 。其 工作 原理 是 ｘ—ｙ 向均采 用 交流伺 服 电机 驱
动 ， 过滚 珠丝 杠副 分别 驱动 工作 台做 Ｘ 和 ｙ 向运 通
动 。为 保证 高 刚度 和 无 间 隙连 接 ， 个 合 适 的预 载 一
于 机 械 装 置 中 的 反 向 间 隙 补 偿 。 这 种 方 法 简 单 易
行 ， 资料介 绍 ， 用 此 思 想 设计 的全 误 差 补 偿 器 ， 据 利
能取得 很好 的 补偿 效 果 ， 即在 满 足一 定 的进 给参 数 时 ， 以使误 差 尖 峰 幅度 减 少 ７ 以上 ， 至 完 全 可 ０ 甚 消除 误差尖 峰 。 这种补 偿方 法 的关键 是如 何得 到 能够抵 消爬 行 的额 外指令 脉 冲 。Ｔｕ ｇ Ｅ Ｄ 等 人把 预先 测 量 到 的 ｎ
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Ｘ—ｙ 数控精 密 工作 台进给伺 服 系统摩擦 误 差 的分析 ＊
王 文 深
（ 江 工 贸职 业 技 术 学 院 汽机 系 ， 江 温州 ３ ５ ０ ） 浙 浙 ２ ０ ３
摘 要 ： 对 一个具 体 的 Ｘ－Ｙ 数 控 精 密 工 作 台， 立 了一 种考 虑 摩 擦 影 响 的进 给 伺 服 系统 数 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模 针 － 建
发 展 高性能 的数 控 进 给伺 服 系 统 ， 是 因为 数 控 进 这
给伺 服 系统在 很大 程度 上决 定 了数控 系统 的加 工精 度 、 面质量 和生 产效 率 。 表 许 多研 究 资 料证 实 ， 在 于 机 械传 动 机 构 中的 存 摩擦 是数 控伺 服系 统产 生轮 廓运 动误差 的主要 原 因
和位置 是 随机床 运动工 况 的变 化而 显著 变化 的 。因
此摩 擦 已成为 阻碍 进一 步提 升数控 机 床位 置精 度 的
关键 性 问题 。
控制 的位 置反 馈信 号来 自于安装 在工 作 台上 的分 辨 率为 １ ｍ 的直 线 光 栅 ， 置 反馈 值 同 时 被 计 算 机 位