Глава 4. Экспериментальные результаты 88
4.1. Обработка квадрата (сторона 100 мм) 90
4.2. Обработка контура типа ромб 93
4.3. Обработка окружности (радиус 100мм) 97
Заключение 100
Список использованных источников 102
Введение
Контурные ошибки, определяемые как отклонения от требуемой траектории перемещения инструмента, возникают в станках и других многоосевых динамических системах из-за ошибок отслеживания по отдельным осям. Основными причинами ошибок отслеживания оси являются:
− динамическая реакция системы привода подачи на исходную траекторию [1,2,4,9];
− возмущения, такие как силы трения и резания [3,6,8];
− нелинейности, такие как люфт и насыщение в системе привода [10,11];
− ошибки моделирования и несоответствие динамики оси [3,5,6,7].
Технологии высокоскоростной обработки требуют высоких скоростей подачи что, в свою очередь, приводит к увеличению ошибок перемещения по каждой оси [1], что, в свою очередь, приводит к нарастанию контурной ошибки. Таким образом, одной из фундаментальных исследовательских проблем в области высокоскоростной обработки является разработка новых методов компенсации динамической реакции системы приводов в совокупности с формированием траекторий обработки и контроля, которые сведут к минимуму погрешность контурной обработки, таким образом, чтобы детали, обрабатываемые на высоких скоростях, не имели нарушения допусков по размерам.
Попытки снизить контурные ошибки начинаются на этапе формирования траектории, где планируются команды позиционирования с отметкой времени для каждой оси. Команды положения с отметкой времени должны избегать разрывов в профилях скорости и ускорения, которые в свою очередь влияют на динамику системы привода подачи своими высокочастотными гармониками. Управляющее воздействие затем будет применяться на каждой оси для отслеживания команд позиционирования, и скорости, которые реализуют желаемую траекторию движения инструмента.
Существует два основных метода для уменьшения контурных ошибок. В первом подходе, который называют «управлением отслеживанием оси», ошибки контура уменьшаются косвенно, пытаясь уменьшить ошибки отслеживания каждой оси по отдельности [12]. Второй подход, называется «контролем контура» и фокусируется только на уменьшении контурной ошибки, не учитывая ошибки каждой оси. Процесс формирования контурной ошибки представлен на рис. 1
Рисунок 1
Обработка изделий, объединяющих в себе большое количество изломов траекторий, сопряжений в сочетании с различными геометрическими примитивами, кривыми высокого порядка [5] требует одновременного управления несколькими осями.
Линейный привод подачи станка с ЧПУ реализовывает относительные перемещения заготовки и инструмента относительно друг друга по заданному закону перемещения. В настоящее время существуют два режима работы перемещения исполнительного органа металлорежущего станка:
Режим позиционирования, при котором происходит перемещение исполнительного органа в заданную точку по произвольной траектории.
Режим контурной обработки, при котором перемещение исполнительного органа станка происходит по заданной траектории [4].
Для режима контурной обработки, помимо характеристик позиционирования цели, также важна фактическая пространственная траектория, возникающая в результате комбинированного движений осей. При таком типе работы, приводам подачи необходимо работать согласованно для обеспечения перемещения инструмента и заготовки с требуемой точностью в каждой точке траектории.
Таким образом, в данной работе будет рассматриваться режим контурной обработки, при котором перемещение исполнительного органа станка происходит по заданной траектории в совокупности с методом «контроля контура».