全闭环控制补偿热漂移误差

在机床中使用直线光栅尺具有特别突出的效果。闭环控制中的直线光栅尺能完全补偿热膨胀误差和进给机构的其他影响。

这个演示台将向您展示闭环控制的工作原理和效果。这是经典的机床进给机构，它包括：电机、固定轴承、循环滚珠丝杆和浮动轴承。

工作台通过滚珠螺母连接滚珠丝杆。它将电机的旋转运动转换成工作台的直线运动。将对滚珠丝杠的温度进行测量。用一个长度计确定工作台的位置重复精度。计数器显示长度计测量的位置差。直线光栅尺在闭环控制中测量工作台的位置。

用以下方式确定精度的不同结果：

全闭环：工作前，丝杠温度为20.8 °C。运动10次后，我们可见工作台位置的滚珠丝杠温度升高。尽管温度升高了2.1 度，但位置测量值没有变化。因此，运动10次后，长度计未检测到任何位置误差。这就是说，进给轴使用的直线光栅尺保持了工作台的准确位置。

海德汉现代化机床的精度：全闭环控制补偿热漂移误差

半闭环：在半闭环控制的间接测量中，工作台位置由丝杠螺距和旋转编码器确定。 此时，丝杠温度为20.6 °C。演示台现在开始半闭环控制并将计数器清零。仿真开始，工作台以60 m/min的速度运动10次。运动10次后，滚珠丝杠温度升高2.1度。运动10次中，温度升高导致工作台位置改变6 µm。

在工件加工测试中，也能看到这种温度影响。这个动画显示该结构件的加工过程，半闭环控制下，加工中的发热造成位置误差。 该件的尺寸公差在±200微米以内。 加工期间，位置误差增加8 µm以上。

用一个小方法就能让这个位置误差明显可见：加工40件后，再次加工第一件，但Z轴进给减小一半。 半闭环控制下的第二次加工后，70 µm深的棱边清晰可见。 但在相同加工条件下采用全闭环控制方式加工该件，工件上完全没有棱边。