全闭环控制与半闭环控制数控车床探讨.doc

全闭环控制与半闭环控制数控车床的商讨 全闭环控制与半闭环控制数控车床的商讨 PAGE / NUMPAGES 全闭环控制与半闭环控制数控车床的商讨 全闭环控制与半闭环控制数控车床的商讨 要点词：全闭环控制；半闭环控制；开环控制；检测 装置 前言 用户在购置机床时，可依据加工工件的需求不一样，对机 床稳固性、精度、刚性等关注的重视点会有所不一样，对精度 有特别要求的用户常常会提到全闭环控制，但好多人对全闭 环控制和半闭环控制缺少全面的认识，盲目的以为全闭环控 制机床就是比半闭环控制机床的好，这是特别片面的看法， 下边就全闭环控制和半闭环控制的机床进行简单的介绍和 对照。 原理介绍 数控机床运动链包含数控装置→伺服编码器→伺服驱 动器→电机→丝杠→挪动零件，依据地点检测装置安装地点 的不一样，分为全闭环控制、半闭环控制、开环控制。 2.1 全闭环控制进给伺服系统 将地点检测装置（如光栅尺、直线感觉同步器等）安装 在机床运动零件（如工作台、拖板）上，并对挪动零件地点 进行及时的反应，经过数控系统办理后将机床的地点状态告 知伺服电机，伺服电机经过系统指令自动进行运动偏差的补 偿即地点的赔偿。但因为它将丝杠、螺母副及机床工作台这 些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统的稳固状态调试 就特别麻烦。此外像光栅尺、直线感觉同步器这种高精度的 丈量装置其价钱较高，安装复杂，很有可能惹起振荡，因此 一般机床不使用全闭环控制。下列图为发那科全闭环控制表示 图。 2.2 半闭环控制进给伺服系统 将地点检测装置安装在伺服电机的端部或是丝杆的端 部（主假如以安装在伺服电机的端部为主） ，用来检测丝杠 的展转角，间接测出机床运动零件的实质地点，经反应送回 控制系统。因为机械制造水平的提升及速度检测元件和丝杆 螺距精度的提升，半闭环数控机床已能达到相当高的进给精 度和定位精度。因此大部分的机床厂家宽泛采纳了半闭环数 控系统来控制运动零件的定位。 实质应用 3.1 全闭环控制系统 地点检测装置（如光栅尺、直线感觉同步器等）有不一样 精度等级 （± 0.02mm、±0.01mm 、±0.005mm 、± 0.001mm、 0.0005mm ），因此全闭环控制也会有偏差，定位精度高低受精度等级影响，并且精度等级越高价钱越贵。地点检测装置热性能（热变形） ，丈量装置一般是非金属资料，热膨胀系数与机床各零件不一致，它是机床工作精准度的要点环 节，因此一定要解决机床加工过程中的发热问题，以战胜因为温度惹起的热变形。高端机床会采纳各样方式，如丝杠中空冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等方式来降低机床加工过程中的热变形。地点检测装置安装也十分重要，理论上，越凑近驱动轴线（丝杠副） ，丈量越正确。因为受构造空间限制，光栅尺的安装方式只有两种，一种是安装在近丝杠副侧，另一种是安装在导轨外侧。介绍尽可能选用第一种安装方式，但给检修和保护带来了不方便。反之，即便选择了高精度的光栅尺，而实质其实不可以达到数控机床所要求的精度。即便第一种状况，光栅尺的安装地点比较凑近驱动轴线，可是安装地点毕竟与驱动轴线有必定距离，这一点距离和驱动时物体的摇动相联合后，对光栅尺的检测控制带来了很大的麻烦。当驱动物体向光栅尺安装侧摇动时，光栅尺在检测时误以为挪动速度不足，系统则给出加快信号，而驱动物体立刻向另一侧摇动，光栅尺在检测时又误以为挪动速度太快，系统则给出减速信号，这样反频频复运转，这样不只没有改良数控机床各线性坐标轴的控制，反而加剧了驱动物体的振动，致使了全闭环不如半闭环的奇异现象。 生产环境影响： 一般机械加工工厂环境比较恶劣，尘埃、振动是常有现象，但光栅尺、直线感觉同步器属于精细元器件，工作原理是靠光的反射来丈量相对挪动地点，尘埃、振动恰好是影响 丈量精度的最大要素。 此外，机床在加工工件时， 切削油雾、 水雾相对照较严重， 对光栅尺、 直线感觉同步器影响特别大。 因此要使用全闭环控制系统，除了做好安装密封外，必定要 提升生产加工环境。不然，就会出现这种现象，刚买的新机 床精度不错，但用了不到一年，精度不只降落，机床还常常 报警，使机床没法正常加工工件。 3.2 半闭环控制系统 因为将丈量装置直接安装在伺服电机上，这样就比较容 易密封，因此对环境没有什么特别的要求。半闭环控制系统 的精度偏差主要取决于丝杠的正反向空隙和丝杠的自己加 工精度。跟着机械加工工艺的提升，当前入口丝杠的制造工 艺水平较高，高精度的丝杠副配合基本除去了正反向空隙。 此外在装置环节，丝杠副采纳双列反向滚珠丝杠副，能够完 全除去正反向空隙。此外，好多机床厂，在机床装置时，将 丝杠采纳预拉伸方式，除去了机床热变形对丝杠传动精度的 影响。因此当前半闭环控制系统已经能够保证机床达到很高 的精度。 对于机床精度 数控机床的加工精度最后要