[发明专利]一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法，本发明依据倾斜进给系统负载质量信息、倾斜角、运动轨迹参数、摩擦力矩、摩擦补偿效果最优值、相关动态特性信息及伺服控制参数，建立满足用户要求的摩擦补偿脉冲特征参数方程式，采用动态迭代算法，精确计算出摩擦补偿脉冲特征参数值，从而可生成摩擦补偿脉冲，克服了目前摩擦误差补偿方法的不足，可对倾斜进给系统换向过程中的摩擦误差有效补偿，提高了数控机床加工精度，并且本发明能够获得数控机床倾斜进给系统不同工况下的摩擦补偿脉冲，具有自适应能力强、摩擦误差补偿效果好的优点。

主权项

1.一种数控机床倾斜进给系统摩擦误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，通过数控机床产品说明书，获取数控机床倾斜进给系统初始状态下的负载质量M0和倾斜角θ；步骤二，计算数控机床倾斜进给系统初始状态下重力分量力矩Tg0，将计算获得的初始状态下重力分量力矩Tg0输入到数控系统重力补偿功能相应参数中，并设置重力补偿功能GCP生效；步骤三，通过数控系统获得倾斜进给系统运动轨迹插补指令x_r、运动轨迹插补速度运动轨迹插补加速度通过运行参数设置界面得到倾斜进给系统伺服控制参数；步骤四，数控机床倾斜进给系统按照运动轨迹插补指令xr运动，并采集换向过程中伺服电机力矩控制变量值u，得到换向过程中摩擦误差峰值tslip时刻对应的力矩控制变量值uslip，进而获得倾斜进给系统的正负运动方向摩擦力矩值Tfsm；步骤五，获取数控机床加工过程中由添加刀具或动力头导致的数控机床倾斜进给系统重力分量力矩Tg1；步骤六，数控机床倾斜进给系统按照运动轨迹插补指令xr运动并采集换向时刻速度环积分增益项vie值；步骤七，采集换向过程中摩擦误差峰值时刻对应的控制变量u，获取伺服电机输出力矩Tm，依据摩擦补偿效果最优值ebest、正负运动方向摩擦力矩值Tfsm、运动轨迹插补指令xr，建立满足用户要求的摩擦补偿脉冲特征参数方程式；步骤八，开始求解建立的摩擦补偿脉冲特征参数方程式，通过不断计算及搜寻，获得迭代次数N，从而得到摩擦补偿脉冲持续时间Tp；步骤九，求解摩擦补偿脉冲幅值Ap，迭代算法以初始摩擦补偿脉冲幅值增量Api开始执行，计算(i+k)T时刻的跟随误差ex、命令速度vr、实际运动速度v、速度环误差项ev、速度环比例增益项vpe、速度环积分项vie、伺服控制器部分产生的力矩控制变量uce、伺服控制器产生的输出力矩Tce，迭代次数不断增加，直到迭代算法执行次数k>N；步骤十，若近似等式Tce((i+N)T)≈ΔTg+Tfsm不成立，则摩擦补偿脉冲幅值Ap更新为：Ap＝Ap+Api，直到近似等式Tce((i+N)T)≈ΔTg+Tfsm成立，迭代算法结束，最终得到满足用户要求的摩擦补偿脉冲幅值Ap及持续时间Tp；步骤十一，当数控机床倾斜进给系统按照运动轨迹插补指令xr运动并达到换向位置时，依据摩擦补偿脉冲幅值Ap及持续时间Tp生成摩擦补偿脉冲MFP；步骤十二，下一相邻时刻，将生成的摩擦补偿脉冲MFP添加到速度环指令处以补偿摩擦误差，从而实现满足用户摩擦补偿需求。