[发明专利]一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法，本发明依据倾斜进给系统负载质量信息、倾斜角、运动轨迹参数、摩擦力矩、摩擦补偿效果最优值、相关动态特性信息及伺服控制参数，建立满足用户要求的摩擦补偿脉冲特征参数方程式，采用动态迭代算法，精确计算出摩擦补偿脉冲特征参数值，从而可生成摩擦补偿脉冲，克服了目前摩擦误差补偿方法的不足，可对倾斜进给系统换向过程中的摩擦误差有效补偿，提高了数控机床加工精度，并且本发明能够获得数控机床倾斜进给系统不同工况下的摩擦补偿脉冲，具有自适应能力强、摩擦误差补偿效果好的优点。

技术领域

本发明属于数控机床领域，具体涉及一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法。

背景技术

摩擦是引起高速、高精度数控机床动态误差主要因素之一，且不利于运动控制精度的提高。由于摩擦误差严重地限制伺服进给系统运动精度的提高，因此，关于伺服进给系统的摩擦误差高精度、智能补偿一直是高速、高精度数控技术研究的热点和难点。

倾斜进给系统常被用在数控机床中，相对于水平进给系统，倾斜进给系统具有结构设计紧凑、整体结构刚性高等优点。倾斜进给系统在换向过程中，由于受到重力分量作用的影响，导致正负换向过程中进给系统受力状态差异，从而使其在往复运动过程中正负方向换向处的摩擦误差形态呈现极不对称状态，严重影响进给系统运动精度。为了消除上述现象，常采用外加平衡质量块或实施数控系统重力分量补偿方法来抵消初始外界重力分量影响，然而加工过程中常出现负载质量发生较大改变的情况(如需要添加或更换刀具、动力头)，将导致未抵消重力分量的余量产生，严重影响进给系统运动精度。目前摩擦误差补偿方法主要集中在水平进给系统，而针对倾斜进给系统的摩擦误差补偿方法十分缺乏，迫切需要一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法，该方法依据倾斜进给系统的负载变化量与倾斜角，自动生成正负换向过程中的摩擦补偿脉冲，从而满足用户摩擦误差补偿效果要求，提高数控机床加工精度。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，通过数控机床产品说明书，获取数控机床倾斜进给系统初始状态下的负载质量M₀和倾斜角θ；

步骤二，计算数控机床倾斜进给系统初始状态下重力分量力矩T_g0，将计算获得的初始状态下重力分量力矩T_g0输入到数控系统重力补偿功能相应参数中，并设置重力补偿功能GCP生效；

步骤三，通过数控系统获得倾斜进给系统运动轨迹插补指令x_r、运动轨迹插补速度运动轨迹插补加速度通过运行参数设置界面得到倾斜进给系统伺服控制参数；

步骤四，数控机床倾斜进给系统按照运动轨迹插补指令x_r运动，并采集换向过程中伺服电机力矩控制变量值u，得到换向过程中摩擦误差峰值t_slip时刻对应的力矩控制变量值u_slip，进而获得倾斜进给系统的正负运动方向摩擦力矩值T_fsm；

步骤五，获取数控机床加工过程中由添加刀具或动力头导致的数控机床倾斜进给系统重力分量力矩T_g1；

步骤六，数控机床倾斜进给系统按照运动轨迹插补指令x_r运动并采集换向时刻速度环积分增益项v_ie值；

步骤七，采集换向过程中摩擦误差峰值时刻对应的控制变量u，获取伺服电机输出力矩T_m，依据摩擦补偿效果最优值e_best、正负运动方向摩擦力矩值T_fsm、运动轨迹插补指令x_r，建立满足用户要求的摩擦补偿脉冲特征参数方程式；