第7期 2017年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)07013003
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 07. 031
数控割字机轮廓误差的预测补偿控制*
滕福林，刘娣，许有熊
（南京工程学院自动化学院，南京211167）
No.7 Jul.2017
摘要：为降低高速高精度数控机床的加工轮廊误差，文章提出一种轮部误差预测补偿方法，不仅在直线和曲线切割中进行轮廊半径误差补偿，还在尖角处进行刀半径补偿和位置跟踪误差补偿。以数控割字机为平台进行补偿方法验证，补偿后轮哪误差大幅度降低，充分证明该补偿方法对提高数控机床加工精度和加工效率的实用价值。
关键词：割字机：伺服系统；轮部误差；补偿
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
Research on Technology of Apex-point Compensation in Servo Cutting Plotter
TENG Fu-lin, LIU Di, XU You-xiong
( School of Automation , Nanjing Institute of Technology , Nanjing 211167 , China)
Abstract : To decrease the contour error in high performance machine, a novel forecast compensation meth-od was proposed. In this method, contour radius error has to be compensated in line and curve cutting. Es-pecially at aped-point, both cutter radius and position tracking have to be compensated. When the method was used in NC cutting plotter, contour eror was decreased remarkably- Practical value of the method to
improve cutting performance and efficiency, was proved by numerous experimental results. Key words: cutting plotter; servo system; contour error; compensation
0引言
数控机床轮廊误差的成因除了机构误差、加工刀具偏心等机械原因外[12]，主要是进给轴伺服系统的动态响应引起的误差。其中伺服系统引起的轮误差又包括两个因素：轮廊半径误差和时间延迟角度误差[3] 其中轮廊半径误差降低了轮廊精度。特别是在高速高精度加工场合，伺服系统速度越高，引起的轮半径误差越大，这种轮廓半径误差补偿更显得重要。轮呢误差补偿技术的两个重点分别是误差估计和误差补偿（+)
文献「5-6通过多种两维曲线的轮廊误差模型，分析了轮哪误差的产生机理。文献「7提出了基于距离函数的二阶轮廊误差估计方法，利用距离函数的二阶泰勒展开建立轮愿误差的估计公式。文献8中提出通过阻尼比和固有频率来近似计算轮廊误差，再通过对当前轨迹的法间进行补偿，并给出了仿真加工的实验结果。以上文献中，误差估计都是建立在数学模型基础上的复杂算法，误差补偿也都采用交叉耦合控制，算法相对比较复杂。文献[9-10]给出了一种X/Y轴位置跟踪误差与控制系统前向通道增益之间的近似线性关系，实用性较强。
本文以数控制字机"为研究背景和实验平台，在文献[10]提出的线性关系的基础上，根据所使用刀具
收稿日期：20160908；修回日期：20161107
的特殊性，充分利用同服系统中实时位跟踪误差与实时目标加工速度之间的近似线性关系，对加工过程的轮半径误差进行实时预测补偿，并对尖角处轮廊变形做刀半径和位置跟踪误差补偿，以期提高数控制学机的轮呢加工精度和加工效率。
伺服割字机轮廓误差分析 1
1.1刀具半径引起的轮廊变形
割学机上使用的力具如图1所示，其中力加工点(刀尖)与刀轴中心不在同一个轨迹上，它们的距离简称为刀半径。割学机所使用的加工材质一股有不于胶、荧光纸、贴花、反光膜、铜板纸等
刀座
刀
图1数控制字机使用的刻字刀
刻学刀在切割任意平滑曲线的时候，由于刀在力座内360°灵活旋转，并且切制中在进给轴电机提供的驱动力下，刀座拖动刀尖按照曲线的切线方向移动，刀口在前，刀半径引起的轮廊切制半径误差可以忽略
00）等（689110）：（0019）作者简介：膝福林（1978—），男，南京人，南京工程学院副教投，博士，研究方向为运动控制系统，（E-mail）tengfulin0920@163.com
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