激光切割设备超精密运动平台定位精度的研究
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-05-26 0:06:14 * 浏览: 3
在数控设备中,定位精度定义为每个运动轴在控制系统的控制下可以达到目标设定位置的程度,它反映了冲程内CNC设备的每个运动轴的定位稳定性[1] 。在激光切割设备中,运动平台的定位精度直接影响激光切割设备的切割精度。针对FA系列激光切割机上超精密运动平台的定位精度不符合要求的现象,详细分析了伺服系统和检测系统,传动系统,电气系统等主要因素。通过对超精密运动平台定位精度的研究,找出影响超精密运动平台定位精度的主要因素,提供了解决方案,最后给出了实验结果。 1.影响超精密运动平台定位精度的因素分析对运动平台定位精度的影响主要体现在伺服系统的参数设置上[2]。它主要包括位置环增益,变速增益和加速和减速等参数的设置。伺服系统的位置环增益主要影响驱动电机的跟随误差。位置环增益不能设置得太高或太低。如果位置环增益设置得太高,机器将振动。如果位置环增益设置得太低,系统的跟随能力将大大降低,这将影响定位精度。此外,位置环和速度环相互影响。 。伺服系统的速度环增益主要控制电机的运行速度,合理的速度环增益可以消除稳态误差。但是,如果将速度环增益设置得过高,则机器将振荡;如果将速度环增益设置得过低,则电动机将爬行。从而影响平台的定位精度。伺服电机的加减速曲线设置直接与运动控制平台的定位精度有关。在确保运动平台稳定运行的前提下,合理的加减速曲线设置可以提高运动平台的定位精度。如果将加/减速速度设置得太大,则会提高机器的定位精度,但是运动平台在启动和停止时会抖动。如果加/减速速度设置得太低,运动平台将平稳启动和停止,但是定位精度会降低。 1.2检测系统对移动平台定位精度的影响数控设备的检测系统通常由光栅位置,编码器,感应同步器和其他常用的位置检测元件组成。检测元件主要检测平台移动机构的移动位置,并将检测值反馈至控制器或相关的伺服电动机。检测元件对移动平台的定位精度的影响主要表现在以下三个方面:1.当检测元件的安装位置在使用中松动时,检测元件检测到的位置信号在不正常的情况下会异常。这一次,从而影响位置控制精度。 2.当检测元件被灰尘和油污污染时,将导致检测到的位置信号丢失,从而影响位置控制精度。 3.当检测元件本身的工作稳定性不好时,其检测到的数据也会不稳定,从而影响定位。 1.3传动系统对移动平台定位精度的影响。传动系统的传动精度直接影响运动平台定位系统的精度。当传动机构使用滚珠丝杠机构时,滚珠丝杠的制造精度,灵敏度和稳定性会影响传动机构的传动精度[3]。其对运动平台定位精度的影响主要表现为:1.当滚珠丝杠的制造精度不符合要求时注意,传输系统的传输精度将无法满足系统要求,从而影响运动平台的定位精度。 2.推压滚珠丝杠支撑轴时,滚珠丝杠支撑轴损坏,驱动电机和滚珠丝杠联轴器松动,滚珠丝杠润滑不良,滚珠丝杠螺母副滚珠损坏。直接影响滚珠丝杠的传动精度,进而影响运动平台的定位精度。当传动机构采用直线电机时,导轨的平直度将直接影响传动机构的传动精度。由于运动平台的长期运行,会引起CNC设备各种系统组件的应力和变形,从而改变运动平台的导轨的几何精度[4]。当导轨的水平度和平行度变形时,导轨与运动平台上的滑动体之间的接触力和摩擦力将增大,不可避免地导致滑动体与导轨之间的各种配合面在运动平台上出现均匀的间隙会导致移动平台的导轨的线性度降低,从而降低了移动平台的定位精度。 1.4电气系统对移动平台定位精度的影响电气系统对移动平台定位精度的影响主要体现在电压波动对伺服系统和检测系统的干扰。电压波动可能会对伺服电机和检测元件造成干扰,从而导致异常命令,异常检测数据和信号丢失。反过来,它会影响运动平台的定位精度。 1.5其他因素对运动平台定位精度的影响除了上述影响运动平台定位精度的主要因素外,其他因素也可能影响运动平台的定位精度,例如伺服系统过热,车间灰尘进入伺服系统及检测装置,降低了控制精度,润滑系统无法及时清洗,润滑油,脂的及时补充或更换,导致系统润滑不良。 2.提高超精密运动平台定位精度的具体方法经过仔细检查,发现伺服系统的控制精度主要影响超精密运动平台的定位精度。在原始伺服系统中,位置环增益和速度环增益设置过高,在运行过程中有时会超行程运动平台超行程,原始加速度和减速度曲线为“梯形曲线”,运动开始和停止。平台有时会出现突然的速度变化现象。这几个原因导致超精密运动平台的定位精度无法满足生产要求。对于这种现象,我们经过大量实验最终确定了伺服系统合适的位置环增益和速度环增益。并将加减速曲线设置为“ S”形曲线。 2.1实验测试。使用激光干涉仪检测超精密运动平台的定位精度误差,可以准确测量平台的实际位置与计划位置之间的误差,通过该平台可以直观地看到平台定位精度的高低。数据。激光干涉仪如图1所示。图1激光干涉仪在采取改进措施后,测量了超精密运动平台的定位精度。测试结果如图2所示。图2改进后的超精密运动平台的定位精度曲线在平台改进之前,平台的定位精度如图3所示。图3显示了改进之前的超精密运动平台的定位精度曲线。从图2和图3,伺服系统的位置环增益和速度环增益之后合理设置m,加减速曲线设为“ ld”,S形曲线可以大大提高超精密运动平台的定位精度。该平台的定位精度为-0.8mu,m〜0.4mu,m,与原始平台的定位精度(-2mu,m〜12mu,m)相比有很大的提高。 3结束语定位精度作为超精密运动平台的主要技术指标,直接影响着激光切割设备切割产品的轮廓精度和切割精度。本文详细分析了影响超精密直线运动平台定位精度的主要因素,为提高运动平台定位精度提供了解决方案,对提高数控设备的定位精度具有一定的参考价值。参考文献:[1]刘静,刘浩。数控机床定位精度的综合分析[J]。中小企业管理与科技,2011,19:316-316。 [2]陈松阳。数控机床的定位精度超出公差研究[J]。科技信息,2010,(21):111-112。 [3]田俊伟,王建华,李平,徐平。超精密驱动机构的比较[J]。西安工程学院学报,2002,(1):62-66。 [4]范朝义。提高加工中心定位精度的有效措施研究[J]。机械制造,2009(4):35-37。
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