加工中の CNC 工作機械は、加工プログラムの計算から加工用工作機械の制御まで、CNC システムによって自動的に制御されます。 オペレーターが介入できないため、人的エラーを回避できますが、同時に、人的補償ができないエラーもあります。 したがって、CNC工作機械自体は、より高い精度要件を提唱しています。 これに基づいて、CNC システムが CNC 工作機械の機能を十分に発揮して、エラーを自動的に補正できることも期待されます。
オープンループおよびセミクローズドループのCNC工作機械の場合、その位置決め精度は主に送りねじの精度に依存するため、CNC工作機械では高精度のボールねじが使用されることがよくあります。 しかし、ネジには必ず製造上の誤差があり、長期間の使用は磨耗につながります。 したがって、工作機械の位置決め精度をさらに向上させる一般的な方法の 1 つは、ボールねじのピッチ誤差を補正することです。
1, Hボールねじのピッチ誤差を原理的に補正するハードウエア方式
過去の開ループ CNC 工作機械では、ピッチ誤差を補正するためにハードウェア手法を使用することがよくありました。つまり、機械的手法を使用して、CNC 工作機械の特定の軸ボールねじの誤差分布曲線を測定し、ピッチの誤差値がパルス相当位置に到達し、ブロックを取り付けます。 機械テーブルが移動すると、工作機械に取り付けられたマイクロ スイッチが、ブロックに触れるたびに誤差補正信号を送信し、ステッピング モーターは制御回路を介して多かれ少なかれステップを取るように指示されます。
この間欠パルス補正方法は、いくつかの機械部品 (補正レバー、ブロックなど) と回路 (マイクロスイッチからの補正信号を CNC ユニットに送信する回路など) を CNC マシンのテーブルに追加します。 さらに、この補正方法は、ステッピング モーター駆動のオープン ループ CNC 工作機械およびパルス インクリメンタル補間法により適していますが、DC または AC サーボ モーター駆動のセミクローズド ループ CNC 工作機械には適していません。 そのため、ほとんどの CNC 工作機械は現在、ボールねじのピッチ誤差を補正するためにソフトウェア手法を使用しています。
2,Tボールねじのピッチ誤差原理を補正するソフトウェア方式。
基本的なアイデアのピッチ誤差ソフトウェア補正方法は次のとおりです。高精度の位置で、コマンド位置として特定の位置にテーブルを配置するための CNC 命令を使用して、移動範囲全体でボールねじの軸上の CNC 工作機械でこれらの位置の実際の位置を測定する測定システム (現在のほとんどはレーザー干渉計を高精度測定器として使用)、実際の位置とコマンド位置を比較して、ボールねじを計算します。 ストローク全体の誤差分布曲線計算されます。 エラーはテーブル形式で CNC に入力されます。 その後、数値制御は、軸の動きを制御するときにエラー値を自動的に考慮し、準備されたプログラムによってそれらを補正します。
3,試験装置と結果分析
例として、CNC 垂直フライス盤の縦方向ボールねじを取り上げます。方向性ボールねじの有効な作業長さは 800mm であり、その 300mm の長さの 15mm ごとが指令位置ポイントです。 各コマンド位置ポイントの位置決め誤差は、2 周波数レーザー干渉計によって測定されます (分解能は 0. 01 um)。 図の丸で囲まれた曲線に示すように、ピッチ誤差補正前の縦テーブルの位置決め誤差曲線が得られます。 ソフトウェア方式でピッチ誤差を補正した後の位置決め誤差曲線は、図の円の曲線のようになります。 明らかに、CNC 工作機械の位置決め精度は、ピッチ誤差の補正によって大幅に改善されます。
ピッチエラー補正は、オープンループおよびセミクローズドループ CNC 工作機械の位置決め精度を向上させる効果的な方法の 1 つですが、万能薬ではありません。 日常の駆動システムの剛性や製造上の不正確さに起因する繰り返しの設定エラーは補償できません。 また、ねじのピッチ誤差は周囲温度と強い関係があります。 したがって、CNC 工作機械の精度をさらに向上させる唯一の方法は、完全にクローズド ループの CNC システムを使用することです。 フル クローズド ループの CNC システムでは、ピッチ エラーとその他のエラーは位置のクローズド ループにあり、クローズド ループで修正できます。
