關鍵詞：數控沖床；定位誤差補償；點位數控

1 引言

為了滿足日益增長的食品、飲料、化工產品包裝的需要，我們研制了JK-20型經濟型數控沖床，解決了輕工行業中利用普通沖床進行板料沖壓加工生產率低、耗材多、易發生工傷事故等問題。但當在該數控沖床上沖壓印花板料時，要求印花位于沖裁件中心，這樣對該數控沖床的定位精度提出了較高的要求。為了解決該經濟型開環數控沖床定位精度低的問題，我們分析了其定位誤差產生的原因，根據沖壓加工工藝特點，預先對其工作臺的定位誤差進行動態測定，利用軟件進行定位誤差補償，提高其加工精度。

2 定位誤差產生的原因

由功率步進電機通過絲杠驅動的工作臺產生的定位誤差主要有：

(1)由絲杠驅動引起的工作臺x、y坐標方向全程分布隨位移非線性變化的誤差。這一誤差在一定時間內具有相對的穩定性，但隨著系統投入使用的時間增長、傳動副的磨損等還會發生變化。
(2)由絲杠產生的反向間隙誤差；
(3)由x、y軸導軌不垂直產生的誤差；
(4)由功率步進電機失步、過沖產生的誤差。引起步進電機失步和過沖的原因為：過載，起、停過程中的升降速運動不合適，靜態鎖定電流值小。當選擇步進電機時，使系統的負載力矩不超過步進電機的矩頻特性線，并留有一定余量，同時選擇適當的升、降頻規律和曲線與靜態鎖定電流，這樣步進電機很少出現失步和過沖現象。因此我們只對前三項定位誤差進行分析并加以補償。

3 定位誤差補償

3.1非線性位移誤差補償

由絲杠驅動引起的工作臺x、y坐標方向全程分布的非線性位移誤差在一定時間內是一常值誤差，因此工作臺安裝調整好后，預先對工作臺定位誤差進行動態測量和處理。測量可采用感應同步器及數顯裝置或激光測量裝置等。在加工中可根據預先測量的定位誤差進行誤差補償。

由于其非線性位移誤差曲線基本不變性，因此我們可根據預先測量的定位誤差，按一定精度在x軸上取一系列離散點，根據離散點的誤差將其補償值(以脈沖當量為單位)建立成表格，存入計算機內存。如某點的誤差為2.1個脈沖當量，我們可取補償值為2個脈沖當量(補償脈沖當量取誤差的整數倍，即將誤差值(以脈沖當量計)四舍五入取其整數)。即工作臺移動到該點時，控制脈沖減少2個脈沖。這樣理論上可將工作臺精度控制在0.5個脈沖當量內。

根據以上補償原理可對工作臺位移逐點比較補償，但當逐點比較補償時，要占用微機的大量存取空間，還要有足夠的運算速度，這樣對由單片機開發的系統在實際應用中有一定困難。考慮到沖床沖壓加工是點位控制的特點，只需要對工件定位點(沖壓點)進行補償。基于此沖壓加工特點，給微機軟件補償定位誤差帶來了很大的方便。

設工作臺線性誤差如圖1a所示，圖1b為加工時的沖壓點x1，x2，…，xk，xk＋1…由圖1a可建立非線性位移誤差補償表。  
 
                                        

                                                  圖1正向送料定位非線性位移誤差補償

當工作臺在x方向送料時，假設起始點從絕對原點開始，在x1，x2，…，xk，xk＋1，…沖壓加工，當沖壓x1點時，微機應發出的理論脈沖數為：

Lx1＝X1／δ

式中δ——脈沖當量。

由于非線性位移誤差的存在，當微機發出Lx1個脈沖數時，x方向送料不在x1點。查表得x1點的非線性位移誤差為Ex1(以脈沖當量計)，微機應發出的實際脈沖數為：

LB（X1）＝Lx1－Ex1 （2）