KND应用｜凯恩帝螺距误差补偿功能

导读

数控机床的传动机构一般是滚珠丝杆副，滚珠丝杆副在生产制造和装配过程中都存在一定误差，且长期使用造成的磨损等因素都会使其精度下降，使得机床定位精度满足不了加工要求，当前最为有效且广泛应用的方法是使用凯恩帝数控系统的“螺距误差补偿”功能，对数控机床的误差进行补偿，这是一种既有效又经济的方法。

螺距误差产生原因

数控机床大都采用滚珠丝杠作为机械传动部件，电机带动滚珠丝杠，将电机的旋转运动转换为直线运动。但是，滚珠丝杆副在生产制造和装配过程中都存在一定误差，且长期使用造成的磨损等因素都会使螺距精度下降，存在的螺距误差会反映在直线位移上，降低了机床的加工精度：

⒈滚珠丝杠副的制造精度

滚珠丝杠副处在进给系统传动链的末级，由于丝杠和螺母存在如螺距累积误差(主要原因)、螺纹滚道型面误差、直径尺寸误差等造成机床目标值偏差。

⒉滚珠丝杠的安装结构

滚珠丝杠的装配过程中，由于采用了双支撑结构，使丝杠轴向拉长，造成丝杠螺距误差增加，产生机床目标值偏差。

⒊滚珠丝杠的安装精度

机床装配过程中，由于丝杠轴线与机床导轨平行度的误差引起的机床目标值偏差。

螺距误差补偿功能

激光干涉仪连接示意图

激光干涉仪连接实物图

⒈螺距误差补偿功能

其原理是在机床各坐标轴的运行方向上将包含轴的参考点(即机床零点)在内的某一行程范围划分为若干个区间，将由激光干涉仪测得的每个区间终点(即补偿点,取点越多,补偿精度越高)的系统指令移动距离与机床实际移动距离之差，输入数控系统的螺距补偿参数表中，每个区间上对应一个补偿数值，当机床在下次运行经过这些区间时，系统会根据当前位置和指令位置在螺距补偿参数表中选择对应补偿数值，对指令位置进行补偿处理(增减指令值的脉冲数)，产生实际输出值控制伺服电机，对应的补偿数值被均匀地补偿到了该区间上，使机床实际移动距离与指令值相接近，提高了机床的定位精度。

下面例子均是单方向(正向)，增量值螺补：

螺补原点=0，螺补间隔=10.000mm

螺补原点=60，螺补间隔=10.000mm

螺补原点=512，螺补间隔=10.000mm

⒉螺距误差补偿的单向和双向

⑴单向螺距误差补偿(EEC)

其原理是从起点到终点这个方向，在起点与终点之间等份若干点，如下图所示，刀具在丝杠上的运动轨迹是先从起点运动，依次经过各个等份点，到达终点。

单向螺补只对从起点到终点这个方向生效

当运动到某一个等份点时，根据刀具实际移动的距离与预期的距离的偏差，计算出该点的补偿值。例如，以上图中10这个点为例，预期希望刀具从0点能够运动到10点，其间移动距离为10mm，但是由于丝杠的误差，实际运动的距离是9mm，偏差为10-9=1mm，那么10这个点的补偿值就是1mm；如果其间实际移动距离为11mm，偏差为10-11=-1mm，那么10这个点的补偿值就-1mm。其他各点的螺距误差补偿同理实现。

⑵双向螺距误差补偿(CEC)

其原理是支持两个方向，即从起点到终点方向和从终点返回到起点方向，如下图所示，规定从起点到终点方向为正方向，从终点到起点方向为负方向。刀具在丝杠上的运动轨迹是先从起点运动，依次经过各个等份点，到达终点；然后再从终点按原路返回到起点，逆向依次经过各个等份点，直至起点。

双向螺补在两个方向上生效

当分别计算每个方向上当运动到某一个等份点时，根据运动实际移动的距离与预期的距离的偏差计算出该点的补偿值。注意正向与负向的方向性，同一个点在两个方向上补偿不同。

以上图中10点为例，当刀具从起点向终点运动即正方向，途中经过10点，假如从0点向10点实际移动了9mm，与预期移动距离10的偏差是10-9=1mm，那么10这个点在正方向上的补偿是1mm。

当刀具从终点向起点反向运动，途中反向地经过10点，假如从20点向10点实际移动了9mm，与预期移动距离10的偏差是10-9=1mm，但是由于从终点到起点是反方向，所以10点在反方向上的补偿是-1mm；假如实际移动距离为11mm，与预期移动距离10的偏差是10-11=-1mm，但是由于从终点到起点是反方向，所以10这个点在反方向上的补偿是1mm，其他各点正方向和反方向上的补偿依此类推。

参数设置及输入螺补数据

⒈参数设置