К изготовлению современных наукоемких и сложных изделий для космической отрасли на металлорежущем оборудовании предъявляются требования не только в части точности оборудования, но также и к производительности, поэтому для развития отрасли необходимы металлорежущие станки, сочетающие в себе высокую скорость обработки и высокую точность [1].
Высокоскоростная обработка осуществляется при высокой контурной скорости. При этом рассогласование работы линейных приводов подачи при двухкоординатной обработке проявляется в виде ошибок положения по каждой координате. Контурные ошибки, определяемые как отклонения от требуемой траектории перемещения инструмента, возникают в станках и других многоосевых динамических системах из-за ошибок отслеживания по отдельным осям. Основными причинами ошибок отслеживания оси являются:
Анализ возникновения ошибок показал, что с увеличением контурной скорости они увеличиваются и при определенных условиях могут приводить к существенному росту погрешности контурной обработки.
Ошибки по положению являются неотъемлемой составляющей работы следящей системы и обусловлены динамическими характеристиками линейных приводов станка [2]. Располагая данными о характеристиках приводов, величиной погрешности контурной обработки можно управлять при увеличении контурной скорости путем изменения соотношения ошибок по отдельным координатам [3]. Обеспечивая такое управление моно при обеспечении штатного режима функционирования системы ЧПУ регулировать величину погрешности в пределах заданного допуска, что существенно повысит производительность металлорежущего оборудования, в частности фрезерных станков [4].
Авторами разработан метод управления соотношениями величинами ошибок по отдельным координатам, позволяющий обеспечить траекторию движения инструмента в заданных пределах. Разработанная математическая модель учитывает динамические характеристики, ускорение и скорость линейных приводов фрезерного станка на каждом участке траектории.
Ошибка по положению проявляется в большей степени в местах, где ускорение не равно нулю, и разработанный алгоритм работы вспомогательной вычислительной системы подает корректирующие сигналы в систему управления в реальном масштабе времени с целью своевременной реакции системы для управления контурной ошибкой.
Экспериментальные исследования в лаборатории МГТУ им. Н.Э. Баумана продемонстрировали эффективность разработанной вспомогательной системы управления линейными приводами подач и возможность управления величиной контурной ошибки при различных контурных скоростях. Выработанный подход позволяет увеличить производительность оборудования при сохранении контурной точности на 20 %.