是什么保證了數(shù)控機床的加工精度？(下)

二、實際應用

全閉環(huán)控制系統(tǒng)

位置檢測裝置（如光柵尺、直線感應同步器等）具有不同的精度等級（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm）。因此，全閉環(huán)控制也會產(chǎn)生誤差，定位精度受精度水平的影響。位置檢測具有熱特性（熱變形），測量裝置一般為非金屬材料。機床各部件的熱膨脹系數(shù)不一致，這是機床精度的一個重要方面。因此，解決加工過程中的發(fā)熱問題，克服溫度引起的熱變形，具有十分重要的意義。高端機床將采用各種方法，如螺桿空心冷卻、導軌潤滑、切削液恒溫冷卻等，以減少加工過程中的熱變形。

位置檢測裝置的安裝也非常重要，理論上，離驅(qū)動軸（螺桿副）越近，測量越精確。由于結(jié)構(gòu)空間的限制，光柵尺的安裝方式只有兩種，一種是安裝在絲杠側(cè)面附近，另一種是安裝在導軌外側(cè)。建議盡量選擇第一種安裝方式，但不方便檢查和維護。

相反，選用了高精度光柵尺，但實際并沒有達到數(shù)控機床所要求的精度。即使在第一種情況下，光柵尺的安裝位置相對靠近驅(qū)動軸，但安裝位置離驅(qū)動軸仍有一定距離。這種距離與物體在行駛過程中的擺動相結(jié)合，給光柵尺的檢測和控制帶來了很大的麻煩。當被驅(qū)動物體擺動到光柵尺安裝側(cè)時，光柵尺誤認為檢測時移動速度不夠，系統(tǒng)會給出加速度信號。驅(qū)動物體立即向另一側(cè)擺動，光柵尺檢測時誤認為移動速度過快，系統(tǒng)給出減速信號。

這種重復操作并沒有改善數(shù)控機床直線坐標軸的控制，反而加劇了驅(qū)動對象的振動，造成了全閉環(huán)不如半閉環(huán)的奇特現(xiàn)象。

生產(chǎn)環(huán)境影響：

一般來說，加工廠環(huán)境惡劣，粉塵和振動是常見現(xiàn)象，但光柵秤和直線感應同步器是精密元件。工作原理是通過光線反射測量相對運動位置。粉塵和振動正是影響測量精度的最大因素。此外，機床加工過程中切削油霧和水霧更嚴重，嚴重影響光柵尺和直線感應同步器。因此，如果采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)，不僅需要安裝密封良好，而且還需要改善生產(chǎn)環(huán)境。否則，將出現(xiàn)這種現(xiàn)象：剛到的新機床精度不錯，但不到一年，不僅精度下降，機器也經(jīng)常報警。

半閉環(huán)控制系統(tǒng)

由于測量裝置安裝在電機頂部或絲杠上，密封方便，對環(huán)境無要求。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度誤差主要取決于螺桿的正、反向間隙。隨著機械加工技術(shù)的進步，目前進口絲杠的制造技術(shù)水平相對較高，高精度的絲杠副基本消除了前后間隙。此外，在裝配過程中，螺桿副采用雙排反向滾珠絲杠副，完全消除了前后間隙。此外，許多機床廠在裝配機床時采用預拉伸的方法，消除了機床熱變形對螺桿傳動精度的影響。因此，目前的半閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠保證機床達到較高的精度。

三、 結(jié)論

綜上所述，可以看出：理論上，如果不考慮外部因素，全閉環(huán)控制比半閉環(huán)控制可以提高基本定位精度。但是，如果不能正確處理機器熱、環(huán)境污染、溫升、振動、安裝等因素，則會出現(xiàn)全閉環(huán)比半閉環(huán)差的情況。它可能在短時間內(nèi)有效，但長期來看，粉塵和溫度變化對光柵尺的影響將嚴重影響測量反饋數(shù)據(jù)，從而失去其影響。

同時，如果光柵尺出現(xiàn)問題，會產(chǎn)生報警，導致機床無法工作。對于中低端機床，考慮到生產(chǎn)成本和競爭力，簡化了全閉環(huán)控制。例如，密封和溫升控制沒有得到很好的保證。在這種情況下，需要花費大量的成本，簡單配置光柵尺并不能提高機床的精度。