海德汉现代化机床的精度：全闭环控制补偿热漂移误差

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来源：上海彤蒙电子有限公司 2017年07月10日 14:22

在机床中使用直线光栅尺具有特别突出的效果。闭环控制中的直线光栅尺能*补偿热膨胀误差和进给机构的其它影响。

这个演示台将向您展示闭环控制的工作原理和效果。这是经典的机床进给机构，它包括：电机、固定轴承、循环滚珠丝杠和浮动轴承。

工作台通过滚珠螺母连接滚珠丝杠。它将电机的旋转运动转换成工作台的直线运动。将对滚珠丝杠的温度进行测量。用一个长度计确定工作台的位置重复精度。计数器显示长度计测量的位置差。直线光栅尺在闭环控制中测量工作台的位置。

用以下方式确定精度的不同结果：

全闭环：工作前，丝杠温度为20.8 °C。运动10次后，我们可见工作台位置的滚珠丝杠温度升高。尽管温度升高了2.1 度，但位置测量值没有变化。因此，运动10次后，长度计未检测到任何位置误差。这就是说，进给轴使用的直线光栅尺保持了工作台的准确位置。

半闭环：在半闭环控制的间接测量中，工作台位置由丝杠螺距和旋转编码器确定。此时，丝杠温度为20.6 °C。演示台现在开始半闭环控制并将计数器清零。仿真开始，工作台以60 m/min的速度运动10次。运动10次后，滚珠丝杠温度升高2.1度。运动10次中，温度升高导致工作台位置改变6 µm。

在工件加工测试中，也能看到这种温度影响。这个动画显示该结构件的加工过程，半闭环控制下，加工中的发热造成位置误差。该件的尺寸公差在±200微米以内。加工期间，位置误差增加8 µm以上。

用一个小方法就能让这个位置误差明显可见：加工40件后，再次加工*件，但Z轴进给减小一半。半闭环控制下的第二次加工后，70 µm深的棱边清晰可见。但在相同加工条件下采用全闭环控制方式加工该件，工件上*没有棱边。

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