技術(shù)

 
關(guān)鍵詞：數(shù)控沖床；定位誤差補償；點位數(shù)控

1 引言

為了滿足日益增長的食品、飲料、化工產(chǎn)品包裝的需要，我們研制了JK-20型經(jīng)濟型數(shù)控沖床，解決了輕工行業(yè)中利用普通沖床進行板料沖壓加工生產(chǎn)率低、耗材多、易發(fā)生工傷事故等問題。但當在該數(shù)控沖床上沖壓印花板料時，要求印花位于沖裁件中心，這樣對該數(shù)控沖床的定位精度提出了較高的要求。為了解決該經(jīng)濟型開環(huán)數(shù)控沖床定位精度低的問題，我們分析了其定位誤差產(chǎn)生的原因，根據(jù)沖壓加工工藝特點，預(yù)先對其工作臺的定位誤差進行動態(tài)測定，利用軟件進行定位誤差補償，提高其加工精度。

2 定位誤差產(chǎn)生的原因

由功率步進電機通過絲杠驅(qū)動的工作臺產(chǎn)生的定位誤差主要有：

(1)由絲杠驅(qū)動引起的工作臺x、y坐標方向全程分布隨位移非線性變化的誤差。這一誤差在一定時間內(nèi)具有相對的穩(wěn)定性，但隨著系統(tǒng)投入使用的時間增長、傳動副的磨損等還會發(fā)生變化。
(2)由絲杠產(chǎn)生的反向間隙誤差；
(3)由x、y軸導(dǎo)軌不垂直產(chǎn)生的誤差；
(4)由功率步進電機失步、過沖產(chǎn)生的誤差。引起步進電機失步和過沖的原因為：過載，起、停過程中的升降速運動不合適，靜態(tài)鎖定電流值小。當選擇步進電機時，使系統(tǒng)的負載力矩不超過步進電機的矩頻特性線，并留有一定余量，同時選擇適當?shù)纳⒔殿l規(guī)律和曲線與靜態(tài)鎖定電流，這樣步進電機很少出現(xiàn)失步和過沖現(xiàn)象。因此我們只對前三項定位誤差進行分析并加以補償。

3 定位誤差補償

3.1非線性位移誤差補償

由絲杠驅(qū)動引起的工作臺x、y坐標方向全程分布的非線性位移誤差在一定時間內(nèi)是一常值誤差，因此工作臺安裝調(diào)整好后，預(yù)先對工作臺定位誤差進行動態(tài)測量和處理。測量可采用感應(yīng)同步器及數(shù)顯裝置或激光測量裝置等。在加工中可根據(jù)預(yù)先測量的定位誤差進行誤差補償。

由于其非線性位移誤差曲線基本不變性，因此我們可根據(jù)預(yù)先測量的定位誤差，按一定精度在x軸上取一系列離散點，根據(jù)離散點的誤差將其補償值(以脈沖當量為單位)建立成表格，存入計算機內(nèi)存。如某點的誤差為2.1個脈沖當量，我們可取補償值為2個脈沖當量(補償脈沖當量取誤差的整數(shù)倍，即將誤差值(以脈沖當量計)四舍五入取其整數(shù))。即工作臺移動到該點時，控制脈沖減少2個脈沖。這樣理論上可將工作臺精度控制在0.5個脈沖當量內(nèi)。

根據(jù)以上補償原理可對工作臺位移逐點比較補償，但當逐點比較補償時，要占用微機的大量存取空間，還要有足夠的運算速度，這樣對由單片機開發(fā)的系統(tǒng)在實際應(yīng)用中有一定困難?？紤]到?jīng)_床沖壓加工是點位控制的特點，只需要對工件定位點(沖壓點)進行補償。基于此沖壓加工特點，給微機軟件補償定位誤差帶來了很大的方便。

設(shè)工作臺線性誤差如圖1a所示，圖1b為加工時的沖壓點x1，x2，…，xk，xk＋1…由圖1a可建立非線性位移誤差補償表。  
 
                                        

                                                  圖1正向送料定位非線性位移誤差補償

當工作臺在x方向送料時，假設(shè)起始點從絕對原點開始，在x1，x2，…，xk，xk＋1，…沖壓加工，當沖壓x1點時，微機應(yīng)發(fā)出的理論脈沖數(shù)為：

Lx1＝X1／δ

式中δ——脈沖當量。

由于非線性位移誤差的存在，當微機發(fā)出Lx1個脈沖數(shù)時，x方向送料不在x1點。查表得x1點的非線性位移誤差為Ex1(以脈沖當量計)，微機應(yīng)發(fā)出的實際脈沖數(shù)為：

LB（X1）＝Lx1－Ex1 （2）