消除数控加工轮廓误差的一种方法

图1
图2

我厂采用FANUC—0T数控系统改造了1台C6163普通车床，加工图1所示工件时，发现R10mm圆弧产生轮廓误差。在排除了产生轮廓误差的其他原因后，分析是电气系统滞后造成的。

图2为切圆时的轨迹误差。

加工圆时由于伺服系统的径向滞后，造成的轮廓(形状)误差DR₁(单位：mm)为 DR₁= 进给速度² 2×位置增益²×半径

除DR₁外，两轴插补后减速时引起轮廓误差DR₂。 DR=DR₁+DR₂

误差计算，加工R10圆弧时，切削参数S=100r/min;F=1mm/min,位置增益1/40，则 DR₁= (1/60)² =0.022 2×(1/40)²×10

图3为带前馈功能的伺服系统框图。

VFF—速度环前馈系数 a—前馈系数
图3

由于增加前馈控制项a，使系统的位置误差乘了一个系数(1-a)，即位置误差= 进给速度 ×(1-a²) 最小检测单位×位置增益

加入了前馈后，加工圆时由于伺服系统的径向滞后，造成的轮廓(形状)误差为 DR₂= 进给速度 ×(1-a²) 2×位置增益²×半径

假设a取0.8时，DR₁将减小到原误差的36%。因此，应用系统的相位误差压缩功能中的前馈设定可减小轮廓误差。

通过以上分析，前馈量加大时，会使伺服系统的滞后引起的形状误差DR₁减小，理论上a=1，形状误差应为0。但是由于电动机的转矩是有极限的，a不能取1，且不能取太大，否则会使DR₂加大。因此必须计算选择好参数，调整方法如下。

设定参数使PI控制和前馈功能有效
设定 NO.1808参数 PIEN(b3)=1
NO.1833参数 FEED(b1)=1
设定前馈系数NO. 1961，取a=0.8 速度脉冲数(8192) 0.8×4096×8192/1250=2128 电机一转位置反馈脉冲数(1250)
设定速度环前馈系统速度环前馈系数 VFEIT=(PK2V)× 负载惯量+转子惯量 × 0.4×2000 ≈105 转子惯量 8192
理论分析a取0.8时，形状误差DR₁(mm)将减小到原值的36%。进给速度F=1mm/min。R=10mm。位置增益1/40。 DR₂₌ (1/60)² ×(1-0.8)²≈0.008 2×(1/40)²×10
根据实际检验，形状误差基本上消除。