[发明专利]半闭环控制下数控机床进给系统换向误差峰值预测方法

摘要

本发明公开了半闭环控制下数控机床进给系统换向误差峰值预测方法，采用激光干涉仪获取半闭环控制方式下数控机床进给系统反向间隙误差和螺距误差信息，采集半闭环控制方式下数控机床进给系统运行信息，基于推导的半闭环工作台换向误差峰值预测式，实现对工作台换向误差峰值的有效预测，从而可有效评估换向误差及其对运行精度的影响，为半闭环控制方式下数控机床进给系统换向误差有效分析与抑制奠定了基础，对提高半闭环控制方式下数控机床运行精度具有重要意义与应用价值。

主权项

1.半闭环控制下数控机床进给系统换向误差峰值预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将数控机床设置为在半闭环控制方式下工作，数控机床的进给系统依据位置指令Xr进行精密运动；步骤二，关闭数控系统螺距误差补偿功能，采用激光干涉仪测量数控机床进给系统工作台反向间隙误差Db和螺距误差Es变化曲线；步骤三，数控机床进给系统按照位置指令Xr进行运动，采集运动过程中位置指令Xr、伺服电机编码器输出转角θm及伺服电机力矩指令电压um；步骤四，依据数控机床产品与部件信息，获取数控机床进给系统的名义传动系数rgi、力矩常数Kt与系统刚度Ke；步骤五，通过采集获取的伺服电机编码器输出转角θm，结合名义传动系数rgi，得到伺服电机等效位置输出Xm，Xm(t)＝θm(t)·rgi；步骤六，通过采集获取的位置指令Xr及伺服电机等效位置输出Xm，得到半闭环控制方式下跟随误差Err，Err(t)＝Xr(t)‑Xm(t)；步骤七，通过采集获取的伺服电机力矩指令电压um，结合力矩常数Kt，得到伺服电机指令力矩输出Tm，Tm(t)＝um(t)·Kt；步骤八，依据测量获得的数控机床进给系统工作台反向间隙误差Db、螺距误差Es变化曲线、采集半闭环控制方式下跟随误差Err和伺服电机指令力矩输出Tm，以及由数控机床产品与部件信息获得的系统刚度Ke、由数控机床工作台运动位置获得的进给速度v及数控系统螺距误差补偿功能开关状态量CEs，建立半闭环工作台运动误差预测式；步骤九，获取数控机床在该工况下某一换向过程中跟随误差峰值Err_sp及对应的伺服电机指令力矩峰值Tm_sp，依据测量出的数控机床进给系统工作台的螺距误差Es变化曲线及数控系统螺距误差补偿功能开关状态量CEs值，确定某一换向过程中换向位置处的工作台螺距误差值Esr；步骤十，将跟随误差峰值Err_sp与伺服电机指令力矩峰值Tm_sp、换向位置处的工作台螺距误差值Esr及螺距误差补偿功能开关状态量CEs代入到半闭环工作台换向误差峰值预测式中，求得预测的换向误差峰值Err_wp。