工具機自動式循圓尖角誤差補償技術

前言 
工具機的循圓補償一般是伺服調整程序的最後步驟，通常是以DBB(雙軸球桿儀)或其他圓軌跡量測儀器作輔具，可以得知伺服軸最末端的移動誤差，同時量測機器的幾何問題與伺服動態，問題可區分如下：循圓半徑愈大、量測速度愈慢，量測數據顯示的是機器幾何問題；循圓半徑愈小、量測速度愈快，可從量測數據判斷伺服動態問題。循圓常見的伺服誤差包含象限轉換的段差與尖角，段差是由背隙產生，段差外凸代表背隙是正值，但背隙補償過多可能造成段差往內凹，另一種尖角誤差：外凸代表背隙補償速度太慢，當軸反向時，補償的背隙值加入位置跟隨誤差，位置與速度迴路的控制參數都可能影響背隙補償速度，伺服反應愈快的軸向愈快走完背隙量，象限的尖角愈小。圖1是循圓誤差控制方塊圖，以控制端區分，一邊是CNC控制器；一邊是伺服驅動器，其中造成象限段差的背隙值在控制器端補償完成，進入到伺服端的位置與速度迴路：背隙加速度補償值，可以補足速度命令由正值切換到負值時，驅動機構落後的情況，對象限尖角有很大的改善。

圖1 循圓誤差補償控制圖

整理循圓誤差的分類與補償效果如圖2，造成影響的參數很多，調整不足或過度會連帶影響切削工件的表面品質、精度等指標，許多機械廠與控制器廠都有針對循圓誤差的改善提出對策，缺點是步驟繁雜且需要有經驗的調機人員來完成，因此若能以發展一套軟體，自動鑑別誤差型式並調整相關參數，就能快速達到使用者設定誤差目標的最佳化結果。循圓象限尖角誤差的補償，主要啟用背隙加速補償功能，若工件表面品質要求很高，將加減速減小就可以縮小軸的動態誤差，

圖2 循圓誤差型式分類