高精密數(shù)控機(jī)床中840D數(shù)控系統(tǒng)雙向螺距誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司 潘 強(qiáng)

一、西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能

西門子840D做為目前主流使用的高端數(shù)控系統(tǒng)，其提供了多種補(bǔ)償功能，供機(jī)床精度調(diào)整時選用。但在其功能說明樣本和資料中所列的眾多補(bǔ)償功能中，都沒有指出該系統(tǒng)具有雙向螺距誤差補(bǔ)償功能。我們通過研究下垂補(bǔ)償功能發(fā)現(xiàn)，下垂補(bǔ)償功能具有方向性。換種思路，如果在下垂誤差補(bǔ)償功能中將基準(zhǔn)軸和補(bǔ)償軸定義為同一根軸時，就可能對該軸進(jìn)行雙向絲杠螺距誤差補(bǔ)償，由此提供了一個雙向螺距誤差補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

二、840D下垂補(bǔ)償功能的原理

1、下垂誤差產(chǎn)生的原因：

由于鏜銑頭的重量或鏜桿自身的重量，造成相關(guān)軸的位置相對于移動部件產(chǎn)生傾斜，也就是說，一個軸（基準(zhǔn)軸）由于自身的重量造成下垂，相對于另一個軸（補(bǔ)償軸）的絕對位置產(chǎn)生了變化。

2、840D下垂補(bǔ)償功能參數(shù)的分析：

西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能，其補(bǔ)償數(shù)據(jù)不是用機(jī)床數(shù)據(jù)描述，而是以參數(shù)變量，通過零件程序形式或通用啟動文件（_INI文件）形式來表達(dá)。描述如下：

（1）$AN_CEC[t，N]：插補(bǔ)點N的補(bǔ)償值，即基準(zhǔn)軸的每個插補(bǔ)點對應(yīng)于補(bǔ)償軸的補(bǔ)償值變量參數(shù)。

（2）$AN_CEC_INPUT_AXIS[t]：定義基準(zhǔn)軸的名稱。

（3）$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[t]：定義對應(yīng)補(bǔ)償值的軸名稱。

（4）$AN_CEC_STEP[t]：基準(zhǔn)軸兩插補(bǔ)點之間的距離。

（5）$AN_CEC_MIN[t]：基準(zhǔn)軸補(bǔ)償起始位置。

（6）$AN_CEC_MAX[t]：基準(zhǔn)軸補(bǔ)償終止位置。

（7）$AN_CEC_DIRECTION[t]：定義基準(zhǔn)軸補(bǔ)償方向。其中：

★ $AN_CEC_DIRECTION[t]=0：補(bǔ)償值在基準(zhǔn)軸的兩個方向有效。

★ $AN_CEC_DIRECTION[t]=1：補(bǔ)償值只在基準(zhǔn)軸的正方向有效，基準(zhǔn)軸的負(fù)方向無補(bǔ)償值。

★ $AN_CEC_DIRECTION[t]=-1：補(bǔ)償值只在基準(zhǔn)軸的負(fù)方向有效，基準(zhǔn)軸的正方向無補(bǔ)償值。

（8）$AN_CEC_IS_MODULO[t]：基準(zhǔn)軸的補(bǔ)償帶模功能。

（9）$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[t]：基準(zhǔn)軸的補(bǔ)償表的相乘表。這個功能允許任一補(bǔ)償表可與另一補(bǔ)償表或該表自身相乘。

3、下垂補(bǔ)償功能用于螺距誤差或測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償時的定義方法：

根據(jù)840D資料的描述，機(jī)床的一個軸，在同一補(bǔ)償表中，既可以定義為基準(zhǔn)軸，又可以定義為補(bǔ)償軸。當(dāng)基準(zhǔn)軸和補(bǔ)償軸同為一個軸時，可以利用下垂補(bǔ)償功能對該軸進(jìn)行螺距誤差或測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償。從補(bǔ)償變量參數(shù)$AN_CEC_DIRECTION[t]的描述中可以看出，由于下垂補(bǔ)償功能補(bǔ)償值具有方向性，所以，下垂補(bǔ)償功能在用于螺距誤差或測量系統(tǒng)誤差時，可以理解為在坐標(biāo)軸兩個方向上可以分別給予補(bǔ)償。一個表應(yīng)用于補(bǔ)償軸的運(yùn)行正方向，另一個表應(yīng)用于補(bǔ)償同一軸的運(yùn)行負(fù)方向。

三、840D下垂誤差補(bǔ)償功能幾個關(guān)鍵機(jī)床數(shù)據(jù)的說明

1、NC機(jī)床數(shù)據(jù)

MD18342：補(bǔ)償表的最大補(bǔ)償點數(shù)，每個補(bǔ)償表最大為2000插補(bǔ)補(bǔ)償點數(shù)。

MD32710：激活補(bǔ)償表。

MD32720：下垂補(bǔ)償表在某點的補(bǔ)償值總和的極限值，840DE（出口型）為1mm；840D（非出口型）為10mm。

2、設(shè)定機(jī)床數(shù)據(jù)

SD41300：下垂補(bǔ)償賦值表有效。

SD41310：下垂補(bǔ)償賦值表的加權(quán)因子。

由于這兩個數(shù)據(jù)可以通過零件程序或PLC程序修改，所以一個軸由于各種因素造成的不同條件下的不同補(bǔ)償值可通過修改這兩個數(shù)據(jù)來調(diào)整補(bǔ)償值。

四、應(yīng)用

下垂補(bǔ)償功能應(yīng)用于雙向螺距誤差補(bǔ)償，其裝載步驟與840D螺距誤差補(bǔ)償方法一樣。

例一：正向補(bǔ)償文件

%_N_NC_CEC_INI

CHANDATA(1)

$AN_CEC[0,0]=0.000

$AN_CEC[0,1]=0.000

$AN_CEC[0,2]=0.000

$AN_CEC[0,3]=0.000

……

$AN_CEC[0,49]=0.000

$AN_CEC[0,50]=0.000 以上定義補(bǔ)償插補(bǔ)點的補(bǔ)償值

$AN_CEC_INPUT_AXIS[0]=(AX1） 定義基準(zhǔn)軸

$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[0]=(AX1）定義補(bǔ)償軸

$AN_CEC_STEP[0]=10 定義補(bǔ)償步距

$AN_CEC_MIN[0]=0 定義補(bǔ)償起點

$AN_CEC_MAX[0]=500 定義補(bǔ)償終點

$AN_CEC_DIRECTION[0]=1 定義補(bǔ)償方向

$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[0]=0 定義補(bǔ)償相乘表

$AN_CEC_IS_MODULO[0]=0 定義補(bǔ)償表模功能

例二：負(fù)向補(bǔ)償文件

%_N_NC_CEC_INI

CHANDATA(1)

$AN_CEC[1,0]=0.000

$AN_CEC[1,1]=0.000

$AN_CEC[1,2]=0.000

$AN_CEC[1,3]=0.000

……

$AN_CEC[1,49]=0.000

$AN_CEC[1,50]=0.000 以上定義補(bǔ)償插補(bǔ)點的補(bǔ)償值

$AN_CEC_INPUT_AXIS[1]=(AX1）定義基準(zhǔn)軸

$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[1]=(AX1）定義補(bǔ)償軸

$AN_CEC_STEP[1]=10 定義補(bǔ)償步距

$AN_CEC_MIN[1]=0 定義補(bǔ)償起點

$AN_CEC_MAX[1]=500 定義補(bǔ)償終點

$AN_CEC_DIRECTION[1]=-1 定義補(bǔ)償方向

$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[1]=0 定義補(bǔ)償相乘表

$AN_CEC_IS_MODULO[1]=0 定義補(bǔ)償表模功能

通過使用激光干涉儀等儀器的測量，得出補(bǔ)償數(shù)值，填入補(bǔ)償文件并運(yùn)行，由此，我們成功進(jìn)行了雙向螺距誤差補(bǔ)償，從而更好的提升了機(jī)床精度。