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高速小孔切割的圓度誤差測(cè)試與伺服參數(shù)優(yōu)化

2018-05-04 08:40凌步軍樓佩煌王金榮
關(guān)鍵詞:尖角圓度小孔

武 星,陳 華,凌步軍,樓佩煌,王金榮

(1.南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院,江蘇 南京 210016) (2.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225200)

板材加工是機(jī)械加工中的一類典型工藝,廣泛應(yīng)用于汽車、家電和3C等制造行業(yè)。圓孔結(jié)構(gòu)特征在板材零件中普遍存在,特別是某些尺寸較大的板材上還可能具有孔系。傳統(tǒng)的鉆孔方法其工序較為復(fù)雜。激光切割圓孔在板材加工中正獲得日益廣泛的應(yīng)用,在很多場(chǎng)合可代替使用復(fù)雜大型模具沖切的加工方法,縮短生產(chǎn)周期并降低制造成本[1]。同時(shí)激光束作為一種非接觸刀具,對(duì)工件沒有機(jī)械作用,不會(huì)引起顫振,加工精度高,無刀具磨損。此外,還具有切割速度高、切口光潔無毛刺等優(yōu)點(diǎn)[2-3]。

然而,當(dāng)采用激光切割直徑小于5mm的圓孔時(shí),隨著激光切割機(jī)進(jìn)給速度的提高,對(duì)小孔圓度誤差的影響越來越顯著,極大制約了小孔加工效率的提升。影響小孔切割孔徑變化的因素主要有兩個(gè):一個(gè)是切割頭定位系統(tǒng)的精度和重復(fù)精度,另一個(gè)是激光束在工件材料中的熱影響[4]。本文主要研究前一種因素。為了從機(jī)床機(jī)械特性和伺服驅(qū)動(dòng)性能等方面分析機(jī)床在高速切割小孔時(shí)產(chǎn)生圓度誤差的影響因素,需要在線測(cè)量激光切割頭沿大曲率圓弧高速運(yùn)動(dòng)的軌跡誤差。當(dāng)前,有關(guān)機(jī)床圓度誤差的測(cè)量方法主要有:

1)基準(zhǔn)圓盤法。通過機(jī)床主軸上安裝的傳感器測(cè)頭與高精度標(biāo)準(zhǔn)圓盤的接觸運(yùn)動(dòng)測(cè)量機(jī)床誤差圓軌跡。然而,由于受到標(biāo)準(zhǔn)圓盤的制造精度、測(cè)頭與圓盤摩擦引起的振動(dòng)、測(cè)頭球端形狀誤差等因素的制約,該方法的測(cè)量精度不高:當(dāng)圓盤半徑大于50mm時(shí),圓度誤差為3μm[5]。此外,該方法難以從圓度誤差中分解得到單項(xiàng)誤差。

2)雙球規(guī)球桿儀(double ball bar,DDB)法。球桿儀由2個(gè)精密的金屬圓球和1根可伸縮的連桿組成,金屬圓球分別連接工作臺(tái)和主軸,通過檢測(cè)連桿的伸縮量來測(cè)量機(jī)床的圓軌跡運(yùn)動(dòng)誤差。然而,由于連桿的伸縮距離短(僅1mm),限制了桿儀法的測(cè)量范圍;連桿的彎曲變形、圓球支座的接觸狀態(tài)也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果;由于球桿儀機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,無法測(cè)量小半徑圓軌跡[6],且難以測(cè)量高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)下的圓軌跡誤差[7]。

3)平面正交光柵(cross grid encoder)法。又稱KGM法,是利用光的衍射原理,當(dāng)高密度平面光柵隨工作臺(tái)進(jìn)行微小位移時(shí),通過機(jī)床主軸上安裝的讀數(shù)頭非接觸地測(cè)量干涉條紋的移動(dòng)距離[8]。該方法可以不高于80m/min的進(jìn)給速度,進(jìn)行半徑不大于230mm的圓弧軌跡或任意形狀軌跡的軌跡誤差測(cè)量,分辨率可達(dá)5nm,測(cè)量精度可達(dá)1μm;由于是非接觸式測(cè)量,對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡約束??;由于采用光柵衍射原理,測(cè)量穩(wěn)定性強(qiáng),受外界干擾小。

激光加工方法在切割過程中基本不產(chǎn)生機(jī)械力,如果采用接觸式測(cè)量而導(dǎo)致額外的干擾力誤差,將嚴(yán)重影響誤差測(cè)量系統(tǒng)的信噪比,因此通過對(duì)比分析上述3種圓度誤差測(cè)量方法發(fā)現(xiàn),非接觸式的KGM法更適合用于機(jī)床高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下測(cè)量小圓軌跡的圓度誤差。本文研究的是激光切割機(jī)高速切割小孔時(shí)的圓度誤差,依據(jù)KGM測(cè)試原理搭建機(jī)床圓度誤差在線測(cè)試系統(tǒng),根據(jù)誤差測(cè)量結(jié)果分析影響機(jī)床圓度誤差的因素,并優(yōu)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)以減小該誤差。

1 KGM原理與測(cè)試系統(tǒng)

1.1 KGM原理

平面正交光柵的結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括嵌入安裝于基座內(nèi)的具有高精度正交柵紋的光柵圓盤和光柵讀數(shù)頭。光柵圓盤安裝于機(jī)床工作臺(tái),讀數(shù)頭安裝于機(jī)床主軸,兩者保持4mm的距離。當(dāng)光柵圓盤相對(duì)于讀數(shù)頭進(jìn)行微小位移時(shí),由于光的衍射作用而產(chǎn)生干涉條紋的較大位移。利用光柵讀數(shù)頭、數(shù)據(jù)采集器和測(cè)試處理軟件,通過直接測(cè)量干涉條紋的較大位移從而間接獲得光柵圓盤的微小位移。

圖1 平面正交光柵結(jié)構(gòu)

KGM法測(cè)量軌跡非常靈活,兼有DBB法與光柵測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn),既可測(cè)量機(jī)床規(guī)則的圓形運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng),還可測(cè)量不規(guī)則的復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)。其軌跡測(cè)量誤差不僅可反映由于機(jī)械結(jié)構(gòu)所造成的運(yùn)動(dòng)誤差,還可反映由于伺服控制系統(tǒng)所引起的運(yùn)動(dòng)誤差,有利于分離機(jī)床不同的運(yùn)動(dòng)誤差[9-10]。因此,KGM法更有利于分析導(dǎo)致機(jī)床圓度誤差的原因。

1.2 測(cè)試系統(tǒng)組成

KGM測(cè)試系統(tǒng)包括傳感部件(光柵圓盤和光柵讀數(shù)頭)、信號(hào)采集部件(數(shù)據(jù)采集器EIB 74X)和測(cè)試處理軟件ACCOM。光柵讀數(shù)頭的輸出信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)采集器,數(shù)據(jù)采集器通過Ethernet與計(jì)算機(jī)相連,并由計(jì)算機(jī)上的ACCOM軟件處理測(cè)試數(shù)據(jù)、計(jì)算圓度誤差,如圖2所示。

圖2 KGM測(cè)試系統(tǒng)組成

1.3 測(cè)試流程

1)將光柵讀數(shù)頭固定到主軸上,與軸對(duì)正。

2)安裝光柵圓盤,精調(diào)平行度。碼盤和坐標(biāo)軸的平行度為0.01mm。

3)使用調(diào)整片將光柵圓盤和讀數(shù)頭之間的距離調(diào)整到4mm,如圖3所示。

4)開啟數(shù)據(jù)采集器。在計(jì)算機(jī)上打開ACCOM軟件,選擇KGM circular test 選項(xiàng),設(shè)置IP地址,通過Ethernet與數(shù)據(jù)采集器通信。

5)打開示波器,利用光柵讀數(shù)頭上的兩個(gè)螺絲精調(diào)信號(hào),使信號(hào)幅值位于兩個(gè)圓的中間。

6)設(shè)置參數(shù),在Option-NC programming選項(xiàng)中設(shè)置進(jìn)給速度,在Option-Parameters of measure-ment中設(shè)置起始角度、終止角度和圓周半徑,自動(dòng)生成NC加工程序,復(fù)制到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中。

圖3 KGM在線測(cè)試系統(tǒng)

7)選擇measure-Direction,通過移動(dòng)機(jī)床X軸和Y軸,在測(cè)試系統(tǒng)中示教X軸和Y軸方向;在measure-Set datum中將光柵圓盤的中心確定為原點(diǎn)。

8)點(diǎn)擊measure-Start measurement,用自動(dòng)生成的NC加工程序啟動(dòng)機(jī)床,光柵讀數(shù)頭開始采集機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)的采集與分析

2.1 數(shù)據(jù)的采集

在ACCOM軟件中設(shè)置起始角為30°、終止角為390°,每次測(cè)量都從30°開始進(jìn)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),按順時(shí)針和逆時(shí)針方向分別采集測(cè)試數(shù)據(jù)。針對(duì)激光切割機(jī)高速切割小半徑圓孔時(shí)圓度誤差顯著增大的問題,在軟件中設(shè)置一組半徑依次變大的圓孔,從半徑為0.45 mm的圓孔開始,每次增加0.5mm共設(shè)置9個(gè)小半徑圓孔。同時(shí)為了反映進(jìn)給速度對(duì)圓度誤差的影響,從1 000 mm/min的進(jìn)給速度開始,以1 000mm/min遞增設(shè)置4個(gè)等級(jí)的進(jìn)給速度。對(duì)上述9個(gè)小半徑圓孔,采用4個(gè)等級(jí)的進(jìn)給速度控制機(jī)床主軸進(jìn)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),并在線測(cè)量運(yùn)動(dòng)軌跡的圓度誤差。在測(cè)試過程中,如果某一進(jìn)給速度下的圓度誤差太大,則停止測(cè)試更高等級(jí)的進(jìn)給速度下的運(yùn)動(dòng)誤差。利用ACCOM軟件處理測(cè)試數(shù)據(jù),輸出測(cè)量結(jié)果,如圖4所示。下面分別采用雙向圓偏移、反向間隙、反向尖角3個(gè)指標(biāo)來衡量機(jī)床高速運(yùn)動(dòng)下小孔加工的圓度誤差,并將加工不同半徑的小孔所能達(dá)到的最大進(jìn)給速度下的單項(xiàng)圓度誤差數(shù)據(jù)整理成表。

圖4 測(cè)試系統(tǒng)輸出結(jié)果

2.2 雙向圓偏移

雙向圓偏移誤差G(b)xy是指包容機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的兩個(gè)同心圓的最小半徑差,即最小區(qū)域圓環(huán)的半徑差,如圖5所示。圖中實(shí)線為機(jī)床順時(shí)針圓弧插補(bǔ)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡,虛線為機(jī)床逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡,“0”號(hào)所在位置為實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn),“+”號(hào)所在位置為兩個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的最小二乘圓的圓心。圓偏移誤差是評(píng)價(jià)小孔圓度誤差的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。

圖5 G(b)xy的定義

加工不同半徑的小孔所能達(dá)到的最大進(jìn)給速度下的雙向圓偏移誤差見表1。針對(duì)同一半徑的小孔,雙向圓偏移誤差隨著進(jìn)給速度的提高而增大,選擇加工精度允許(≤ 25μm)的最高進(jìn)給速度作為該半徑小孔的加工速度。從表1可見,半徑越小的小孔,其允許的最高進(jìn)給速度越低,半徑小于1.5 mm的小孔的最高進(jìn)給速度僅為1 000mm/min,半徑大于2.5 mm的小孔的最高進(jìn)給速度可達(dá)4 000 mm/min。當(dāng)小孔半徑小于1.5 mm時(shí),小孔半徑越大,圓偏移誤差越大;當(dāng)小孔半徑大于2.5 mm時(shí),小孔半徑越大,圓偏移誤差越小。

表1 雙向圓偏移誤差 μm

2.3 反向間隙

反向間隙是指機(jī)械傳動(dòng)零件接觸表面之間的配合間隙,如齒輪與齒輪之間的齒側(cè)間隙、滾珠與滾道之間的接觸間隙,如圖6所示。對(duì)于存在接觸間隙的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)件改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí),主傳動(dòng)件與從傳動(dòng)件的傳動(dòng)接觸面從一側(cè)改變?yōu)榱硪粋?cè),此時(shí)電機(jī)和主傳動(dòng)件具有實(shí)際的角位移。然而,由于反向間隙的存在,從傳動(dòng)件沒有跟隨主傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端元件(如機(jī)床工作臺(tái))出現(xiàn)短暫的停滯,從而使位移傳感器反饋的位置偏差越來越大,導(dǎo)致伺服控制系統(tǒng)中位置環(huán)的反饋控制量超調(diào),且前后兩段圓弧的半徑存在明顯差異。如果機(jī)床的X軸和Y軸存在反向間隙,當(dāng)機(jī)床按逆時(shí)針方向進(jìn)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí),實(shí)際測(cè)量的圓弧軌跡如圖7所示,可見反向間隙是導(dǎo)致雙向圓偏移誤差的一個(gè)主要因素。在每個(gè)過象限的1/4圓弧的位置都存在一個(gè)較大的位置環(huán)控制超調(diào)量,顯著增大了包容實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的最小區(qū)域圓環(huán)的半徑差。

圖6 滾珠絲杠副的反向間隙

圖7 存在反向間隙圓偏移誤差示例

加工不同半徑的小孔所能達(dá)到的最大進(jìn)給速度下的反向間隙(X+/X-/Y+/Y-)誤差見表2。當(dāng)小孔半徑小于1.5mm時(shí),隨著小孔半徑的增大,反向間隙誤差也增大,這與圓偏移誤差的變化趨勢(shì)相同。當(dāng)小孔半徑大于2.5mm時(shí),小孔半徑增大,反向間隙誤差沒有明顯的變化趨勢(shì),說明此時(shí)反向間隙不是導(dǎo)致圓偏移誤差變化的主要因素。X軸和Y軸上的反向間隙大小也不同,從測(cè)量數(shù)據(jù)上看,X軸上的反向間隙較大。在加工測(cè)試過程中,兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上的反向間隙一直存在,這可能是由于機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌沒有消除配合間隙,也可能是由于補(bǔ)償不夠或者不及時(shí)而造成的。

表2 反向間隙誤差 μm

2.4 反向尖角

反向尖角誤差表現(xiàn)為當(dāng)運(yùn)動(dòng)軸改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端元件出現(xiàn)短暫的停滯,之后再快速反向運(yùn)動(dòng)。這主要是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)元件在換向位置所受摩擦力的性質(zhì)(動(dòng)摩擦力和靜摩擦力)與方向(正向和反向)均發(fā)生改變,伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩沒有及時(shí)增大,或者伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的位置環(huán)增益太低。存在反向尖角誤差的實(shí)際圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡如圖8所示??梢姡聪蚣饨且彩菍?dǎo)致雙向圓偏移誤差的一個(gè)主要因素,顯著增大了包容實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的最小區(qū)域圓環(huán)的半徑差。

圖8 反向尖角誤差

加工不同半徑的小孔所能達(dá)到的最大進(jìn)給速度下的反向尖角(X+/X-/Y+/Y-)誤差見表3。當(dāng)小孔半徑小于1.5 mm時(shí),隨著小孔半徑的增大,反向尖角誤差也增大;當(dāng)小孔半徑大于2.5 mm時(shí),小孔半徑增大,反向間隙誤差沒有明顯的變化趨勢(shì)。半徑小于1.5 mm的小孔的反向尖角誤差明顯大于半徑大于2.5 mm的小孔的誤差,這是因?yàn)椋?)當(dāng)運(yùn)動(dòng)軸改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí),相當(dāng)于給位置環(huán)一個(gè)階躍指令,運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有一個(gè)暫態(tài)響應(yīng)過程。當(dāng)小孔的半徑很小時(shí),運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還沒來得及進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程,又開始了一個(gè)新的暫態(tài)響應(yīng)過程,而當(dāng)小孔的半徑較大時(shí),在兩個(gè)暫態(tài)響應(yīng)過程之間有一個(gè)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程,這種交變的暫態(tài)響應(yīng)過程會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)量,明顯大于被穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程分隔的暫態(tài)響應(yīng)過程的超調(diào)量。2)對(duì)于暫態(tài)響應(yīng)過程之間缺乏穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程的小孔,當(dāng)小孔半徑增大時(shí),位置誤差和反饋控制量也隨之增大,由此產(chǎn)生的反向尖角誤差也跟著變大,并在加工半徑為1.45mm的小孔時(shí)反向尖角誤差達(dá)到最大值。

3 伺服參數(shù)優(yōu)化

由上述誤差分析可知,雙向圓偏移誤差是評(píng)價(jià)圓度誤差的一項(xiàng)綜合指標(biāo),反向間隙和反向尖角是導(dǎo)致雙向圓偏移誤差的主要周期性因素,在每個(gè)過象限的1/4圓弧位置處,包容實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的最小區(qū)域圓環(huán)的半徑差顯著增大。反向間隙來源于機(jī)械傳動(dòng)零件的配合間隙,反向尖角來源于運(yùn)動(dòng)換向時(shí)的摩擦力突變。雖然機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有反向間隙和反向尖角的補(bǔ)償功能,但由于原先缺乏末端傳動(dòng)件的圓度誤差測(cè)試設(shè)備,只能對(duì)電機(jī)端或中間傳動(dòng)件進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)償,從而導(dǎo)致末端傳動(dòng)件的誤差補(bǔ)償效果不佳。反向間隙的存在,使得伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剛性較弱,伺服響應(yīng)不及時(shí),而提高位置環(huán)和速度環(huán)增益有利于增強(qiáng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剛性。根據(jù)上述誤差分析的結(jié)果,伺服參數(shù)優(yōu)化主要從兩方面入手:1)改變位置環(huán)和速度環(huán)增益;2)調(diào)整反向間隙補(bǔ)償?shù)妮S向及補(bǔ)償量和補(bǔ)償周期。針對(duì)半徑為5mm的小孔,設(shè)起始角為30°、終止角為390°,以3 000mm/min的進(jìn)給速度,分別按順時(shí)針和逆時(shí)針方向進(jìn)行加工測(cè)試。參數(shù)設(shè)置和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4,其中Kv為位置環(huán)增益,Kp為速度環(huán)增益。

表3 反向尖角誤差 μm

在表4中,第1組參數(shù)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的原有參數(shù),其測(cè)試結(jié)果為伺服參數(shù)優(yōu)化前的結(jié)果,此時(shí)圓偏移誤差為18.2μm。第2組到第5組參數(shù),主要增大或減小了位置環(huán)增益和速度環(huán)增益,其中X1軸和X2軸是在X軸方向的龍門式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩個(gè)同步驅(qū)動(dòng)軸。從得到的圓偏移誤差數(shù)據(jù)來看,調(diào)整增益參數(shù)對(duì)圓度誤差的改善并不明顯。第6組到第11組參數(shù),在保持Y軸參數(shù)為默認(rèn)的情況下,分別從正向和反向?qū)軸進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償。其中,當(dāng)?shù)?1組參數(shù)設(shè)置為反向X軸的反向間隙補(bǔ)償為60時(shí),圓偏移誤差減小為13.7μm,為伺服參數(shù)優(yōu)化后重新測(cè)試時(shí)的最小誤差值,圓度誤差減小了24.7%,誤差改善效果非常明顯。第12組至第18組參數(shù),其X軸參數(shù)設(shè)置與第11組相同,分別從正向和反向?qū)軸進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償。其中,當(dāng)?shù)?5組參數(shù)設(shè)置為正向Y軸的反向間隙補(bǔ)償為-30時(shí),圓偏移誤差減小為15.8μm,誤差改善效果也較明顯。采用第1組參數(shù)(默認(rèn)參數(shù))和第11組參數(shù)(優(yōu)化參數(shù))進(jìn)行小孔加工的實(shí)際軌跡如圖9所示。運(yùn)用默認(rèn)參數(shù)加工的反向間隙誤差為X+=6.0μm,X-=4.4μm,Y+=1.4μm,Y-=2.0μm,反向尖角誤差為X+=5.7μm,X-=3.4μm,Y+=1.8μm,Y-=5.5μm。運(yùn)用優(yōu)化參數(shù)加工的反向間隙誤差為X+=5.2μm,X-=1.3μm,Y+=-0.7 μm,Y-=4.2μm,反向尖角誤差為X+=3.3μm,X-=4.1μm,Y+=2.1μm,Y-=4.9μm。對(duì)比參數(shù)優(yōu)化前后的加工誤差數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),雙向圓偏移減小了4.5μm,反向間隙在X+、X-、Y+軸向都有減小,反向尖角在X+、Y-軸向的誤差也有所減小,與第2節(jié)誤差分析的結(jié)論相符合。X軸上存在較大的反向間隙,通過反向間隙補(bǔ)償優(yōu)化后,反向間隙誤差和圓偏移誤差都有較大改善,達(dá)到了伺服參數(shù)優(yōu)化的目的。

表4 伺服參數(shù)優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖9 伺服優(yōu)化對(duì)比實(shí)驗(yàn)

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)激光切割機(jī)高速切割板材小孔時(shí)出現(xiàn)的圓度誤差,本文采用非接觸式平面正交光柵測(cè)量法,對(duì)不同半徑的小孔在不同進(jìn)給速度下進(jìn)行了切割軌跡的圓度誤差測(cè)試。運(yùn)用雙向圓偏移誤差指標(biāo)來綜合評(píng)價(jià)小孔的圓度誤差,分析得到反向間隙和反向尖角是導(dǎo)致雙向圓偏移誤差的主要周期性因素,其顯著增大了包容實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的最小區(qū)域圓環(huán)的半徑差。

根據(jù)誤差分析結(jié)果,通過改變位置環(huán)和速度環(huán)增益、調(diào)整反向間隙補(bǔ)償?shù)妮S向以及補(bǔ)償量和補(bǔ)償周期,在3 000 mm/min的進(jìn)給速度下加工直徑為5mm的小孔,圓度誤差減小到13.7μm,與參數(shù)優(yōu)化前相比,加工精度提高了24.7%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,伺服參數(shù)優(yōu)化達(dá)到了改善小孔圓度誤差的目的。

參考文獻(xiàn):

[1] 鄢銼,李力均,李娟,等. 激光切割板材表面質(zhì)量研究綜述[J].激光技術(shù),2005,29(3):270-274.

[2] YILBAS B S, AKHTAR S S, KELES O. Laser cutting of small diameter hole in aluminum foam[J]. Int. J. of Advanced Manufacturing Technology, 2015, 79(1/4): 101-111.

[3] 陳綺麗,黃詩(shī)君,張宏超. 激光技術(shù)在材料加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].機(jī)床與液壓,2006(8): 221-223.

[4] ALOKE R, GIRISH V, SCRUTTION R F, et al. A model for prediction of dimensional tolerances of laser cut holes in mild steel thin plates[J]. Int. J. of Machine Tools & Manufacture, 1997, 37(8): 1069 -1078.

[5] 田曉偉. 數(shù)控機(jī)床圓軌跡插補(bǔ)誤差檢測(cè)儀的研究[D].大連:大連理工大學(xué),2008: 13-15.

[6] LIU H L, SHI H M, LI B, et al. A new method and instrument for measuring circular motionerror of NC machine tools[J]. Int. J. of Machine Tools & Manufacture, 2005, 45(11): 1347-1351.

[7] TAKEDE Y, SHEN G, FUNABASHI H. A DBB-based kinematic calibration method for in-parallel actuated mechanism using a Fourier series[J]. Journal of Mechanical Design, 2004, 126(5): 856 -865.

[8] 馮莉,戴怡,姚繼蔚. 基于平面光柵的加工中心典型誤差研究[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2014(11): 125-127.

[9] DU Z C, ZHANG S J, HONG M S. Development of a multi-step measuring method for motion accuracy of NC machine tools based on cross grid encoder[J]. Int. J. of Machine Tools & Manufacture, 2010, 50(3): 270-280.

[10] 李樂斌. 基于掃頻激光的數(shù)控機(jī)床圓度誤差測(cè)量系統(tǒng)[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2013: 13-18.

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