开环进给系统性能分析，影响进给精度的主要因素

由于开环进给系统没有位置反馈检测装置，其前向通道中的各种误差就无法通过反馈信息来加以补偿，从而会引起输出位置误差。因此，需要找出造成输出位置误差的主要因素，并采取一些必要的措施来加以改善，以提高系统的控制性能。

1.影响进给精度的主要因素

在开环进给系统中，影响工作台位移精度的主要因素包括以下几个方面：

①步进电动机的步距误差。数控机床用的步进电动机，步距误差一般为±10″～±25″。

②步进电动机的动态误差。当步进电动机进行单步运行时，存在明显振荡现象，其超调量约为步距角的20%～30%。且当工作于较低频率区时（300～500Hz），还会出现共振现象。

③齿隙误差。包括减速齿轮的传动间隙、滚珠丝杠和螺母之间的传动间隙等。

④滚珠丝杠的螺距误差。

⑤滚珠丝杠、螺母支架、轴承等机械部件的受力变形和热变形引起的误差。

⑥工作台导轨的误差。(www.xing528.com)

2.提高进给精度的主要措施

针对上述造成工作台位移误差的主要因素，可以分别采取以下措施来进行改善。

①选用高质量的步进电动机。为了减小因步进电动机步距误差、动态误差引起的位置误差，可选择步距角较小、精度较高、稳定好的步进电动机。

②采用精密传动副，减小传动链中的间隙等。另外，还可利用硬件电路和软件方法来进一步提高系统的综合性能。

③选用高性能的驱动装置。选用性能好、与步进电动机匹配的驱动装置，可有效地改善步进电动机的动态性能，防止失步和振荡。此外，也可以选用带细分的驱动装置，以提高进给分辨率。

④合理的进行补偿。根据齿隙误差的特点，当工作台运动方向改变时，可利用CNC装置的间隙补偿功能进行补偿；对于滚珠丝杠的螺距误差，可利用CNC装置的螺距误差补偿功能进行校正。

⑤增加位置测量，采用混合式控制。对于精度要求较高的大型数控机床，针对开环系统的不足，可在其基础之上增设一套工作台位移检测装置，如直光栅或感应同步器等，用以监视并补偿前向通道的误差，构成混合步进系统。当系统中没有传动误差时，相当于反馈电路部分并不工作，只有开环部分工作；当出现传动误差时，内反馈电路发出一定数目的附加脉冲，用以补偿步进电动机多走或少走的步数。在该系统中，机床本身并不含在定位伺服系统中，而是处于补偿回路中，使系统易于调试，类似于开环，但系统精度又接近于闭环。