Приложение В (справочное). Влияние типовых отклонений станков на круговые траектории

Приложение В
(справочное)

Влияние типовых отклонений станков на круговые траектории

В.1 Общие сведения

Настоящее приложение посвящено основным факторам влияния типовых отклонений станков на круговые движения. Вообще каждое отдельное отклонение оказывает комбинированное воздействие на фактические круговые траектории. По этой причине информации по настоящему приложению недостаточно для проведения детального анализа круговых измерений.

На круговые траектории, образуемые двумя линейными осями станка с ЧПУ, влияют геометрические отклонения этих двух осей, а также отклонения, вызванные числовым управлением и приводами станка.

В.2 Влияние геометрических отклонений

В.2.1 Влияние нарастающих линейных отклонений позиционирования

Круговая траектория принимает форму эллипса с наибольшим диаметром, параллельным оси X, в случае, когда происходит перемещение по оси X на большую длину, например вследствие различного масштаба по осям. Если принять, что ось Y не имеет отклонений, тогда диаметр траектории, параллельный оси Y не меняется, т.е. диаметр траектории равен номинальному диаметру [см. рисунок В.1а)].

В случае же, когда перемещение по оси X происходит на малую длину и принято, что ось Y не имеет отклонений, тогда круговая траектория принимает форму эллипса и его наибольший диаметр становится параллельным оси Y. Этот диаметр снова равен номинальному [см. рисунок В.1b)].

В.2.2 Влияние неперпендикулярности осей

Когда оси X и Y не перпендикулярны и угол между ними больше 90°, круговая траектория принимает форму эллипса с главными осями, расположенными под углами 45°. Больший диаметр эллипса расположен под углом 45° [см. рисунок В.2а)]. Кроме того, принято, что отклонение от перпендикулярности является единственным отклонением в плоскости XY.

Когда угол между этими двумя осями меньше 90°, круговая траектория снова принимает форму эллипса с главными осями, расположенными под углами 45°, а больший диаметр расположен под углом +45° [см. рисунок В.2b)].

Рисунок В.1 - Влияние на круговые траектории перемещений на большую и малую длины по оси

Рисунок В.2 - Влияние неперпендикулярности осей на круговые траектории

В.2.3 Влияние циклических отклонений

Циклические отклонения также влияют на круговые траектории. Отклонение от круговой траектории не является эллиптическим. На рисунке В.3 показаны изменения траектории при циклическом отклонении позиционирования Z.

Рисунок В.3 - Влияние циклических отклонении Z

В.3 Влияние ЧПУ станка и его приводов

В.3.1 Общие сведения

Круговая траектория, которая производится двумя линейными осями с ЧПУ, дает информацию о поведении ЧПУ станка и его приводов. Движение каждой оси является достаточно сложным в связи с тем, что длина хода, скорость и ускорение каждой оси меняются по закону синуса или косинуса при постоянстве скорости подачи на круговой траектории.

В.3.2 Влияние погрешности реверсирования

При наличии осевой погрешности реверсирования в точках реверса будут появляться "переходы". На рисунке В.4 показаны типовые погрешности, возникающие вследствие образовавшегося зазора при реверсировании и происходящие в четырех точках с интервалом 90° (от каждой оси), что ведет к появлению четырех секторов с разными центрами. Для нормального зазора на рисунке показана форма, полученная движением обхода против хода часовой стрелки.

Рисунок В.4 - Переходы с интервалом 90° вследствие реверсирования	Рисунок В.5 - Пиковые отклонения с интервалом 90° вследствие реверсирования

Когда происходит восстановление погрешности реверсирования (или с помощью применения отсчетных линеек с обратной связью, или с помощью применения компенсации реверса в ЧПУ), эффекты задержки времени вызывают пики или "пиковые отклонения" в точках реверса (см. рисунок В.5). Величина этих "пиковых отклонений" зависит от механического зазора и запаздывания по времени.

Необходимо обратить внимание на то, что "переходы" и "пиковые отклонения" в точках реверса фактически являются искаженными "плоскостями" и будут появляться на обработанных поверхностях, но не проявятся при стандартных проверках точности и повторяемости позиционирования линейной оси (например, в соответствии с [2]), т.к. измерения в соответствии с этими стандартными проверками проводятся только после того, как движение на станке будет остановлено.

На практике и "пиковые отклонения", и "переходы" могут образоваться совместно с различными по величине значениями. Если дополнительно применяются компенсация погрешности реверсирования и/или компенсация трения, которые не в полной мере компенсируют возникающие погрешности, то могут наблюдаться достаточно сложные формы в точках с интервалом 90°, включая "отрицательные пиковые отклонения" и "отрицательные переходы".

В.3.3 Влияние ускорения осей

Если скорость подачи для круговой траектории увеличивается, то и ускорение осей также увеличивается. Привод оси может вести себя таким образом, в рамках движения уменьшается на более высокой частоте при более высоких скоростях подачи. Это приводит к уменьшению диаметра траектории движения в отличие от номинальной круговой траектории (см. рисунок В.6).

Рисунок В.6 - Влияние ускорения осей

Специальные алгоритмы управления ЧПУ станка (например, контур регулирования по отклонению и интегралу) могут производить окружности большего диаметра, чем номинальные круговые траектории при более высоких скоростях подачи, тем самым компенсируя влияние ускорения соответствующих осей.

В.3.4 Влияние вследствие различия динамических погрешностей (несоответствие коэффициента усиления цепи по положению)

Если динамические погрешности по двум осям различны, то круговая траектория преобразуется в эллиптическую. Главные оси располагаются под углами 45°.

В зависимости от направления обхода (походу часовой стрелки или против хода часовой стрелки) наибольший диаметр расположен под углом +45° или -45° (см. рисунок В.7).

При увеличении скорости подачи эллиптическое отклонение от круговой траектории соответственно увеличивается.

Рисунок В.7 - Влияние вследствие различия динамических погрешностей