汪海波
摘要：西門子840d數(shù)控系統(tǒng)不同于以前曾廣泛應(yīng)用的810t/m和840c等老數(shù)控系統(tǒng),它并沒有提供專門的雙向螺距誤差補(bǔ)償功能，通過對(duì)840d系統(tǒng)中的下垂補(bǔ)償功能的分析研究，找到了一種方法，成功的解決了進(jìn)行雙向螺距誤差補(bǔ)償?shù)膯栴}。
關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)下垂補(bǔ)償功能雙向螺距誤差補(bǔ)償
由于機(jī)床絲杠在制造、安裝和調(diào)整等方面的誤差，以及磨損等原因，造成機(jī)械正反向傳動(dòng)誤差的不一致，導(dǎo)致零件加工精度誤差不穩(wěn)定。因此也必須定期對(duì)機(jī)床坐標(biāo)精度進(jìn)行補(bǔ)償，必要時(shí)要做雙向坐標(biāo)補(bǔ)償，以達(dá)到坐標(biāo)正反向運(yùn)動(dòng)誤差的一致性。
一、西門子840d數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能
西門子840d數(shù)控系統(tǒng)提供了多種補(bǔ)償功能，供機(jī)床精度調(diào)整時(shí)選用。這些功能有：
1、溫度補(bǔ)償。
2、反向間隙補(bǔ)償。
3、插補(bǔ)補(bǔ)償，分為：
（1）螺距誤差和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償。
（2）下垂補(bǔ)償（橫梁下垂和工作臺(tái)傾斜的多維交叉誤差補(bǔ)償）。
4、動(dòng)態(tài)前饋控制（又稱跟隨誤差補(bǔ)償）。包括：速度前饋控制和扭矩前饋控制。
5、象限誤差補(bǔ)償（又稱摩擦力補(bǔ)償）。分為：常規(guī)（靜態(tài)）象限誤差補(bǔ)償和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（動(dòng)態(tài)）象限誤差補(bǔ)償。
6、漂移補(bǔ)償。
7、電子重量平衡補(bǔ)償。
在西門子840d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。但是在下垂補(bǔ)償功能描述中卻指出，下垂補(bǔ)償功能具有方向性。這樣，如果下垂誤差補(bǔ)償功能，在基準(zhǔn)軸和補(bǔ)償軸定義為同一根軸時(shí)，就可能對(duì)該軸進(jìn)行雙向絲杠螺距誤差補(bǔ)償，由此提供了一個(gè)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(duì)于移動(dòng)部件產(chǎn)生傾斜，也就是說，一個(gè)軸（基準(zhǔn)軸）由于自身的重量造成下垂，相對(duì)于另一個(gè)軸（補(bǔ)償軸）的位置產(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(dòng)文件（_ini文件）形式來表達(dá)。描述如下：
（1）$an_cec[t，n]：插補(bǔ)點(diǎn)n的補(bǔ)償值，即基準(zhǔn)軸的每個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償軸的補(bǔ)償值變量參數(shù)。
（2）$an_cec_input_axis[t]：定義基準(zhǔn)軸的名稱。
（3）$an_cec_output_axis[t]：定義對(duì)應(yīng)補(bǔ)償值的軸名稱。
（4）$an_cec_step[t]：基準(zhǔn)軸兩插補(bǔ)點(diǎn)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(gè)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(gè)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(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償時(shí)的定義方法：
根據(jù)840d資料的描述，機(jī)床的一個(gè)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(gè)軸時(shí)，可以利用下垂補(bǔ)償功能對(duì)該軸進(jìn)行螺距誤差或測(cè)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(cè)量系統(tǒng)誤差時(shí)，可以理解為在坐標(biāo)軸兩個(gè)方向上可以分別給予補(bǔ)償。一個(gè)表應(yīng)用于補(bǔ)償軸的運(yùn)行正方向，另一個(gè)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(gè)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zui大補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)，每個(gè)補(bǔ)償表zui大為2000插補(bǔ)補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)。
md32710：激活補(bǔ)償表。
md32720：下垂補(bǔ)償表在某點(diǎn)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(gè)數(shù)據(jù)可以通過零件程序或plc程序修改，所以一個(gè)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(gè)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[0,4]=0.000
$an_cec[0,5]=0.000
$an_cec[0,6]=0.000
$an_cec[0,7]=0.000
……
$an_cec[0,57]=0.000
$an_cec[0,58]=0.000以上定義補(bǔ)償插補(bǔ)點(diǎn)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]=50定義補(bǔ)償步距
$an_cec_min[0]=-1450定義補(bǔ)償起點(diǎn)
$an_cec_max[0]=1450定義補(bǔ)償終點(diǎn)
$an_cec_direction[0]=1定義補(bǔ)償方向，正向補(bǔ)償生效，負(fù)向無補(bǔ)償
$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[1,4]=0.000
$an_cec[1,5]=0.000
$an_cec[1,6]=0.000
$an_cec[1,7]=0.000
……
$an_cec[1,57]=0.000
$an_cec[1,58]=0.000以上定義補(bǔ)償插補(bǔ)點(diǎn)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]=50定義補(bǔ)償步距
$an_cec_min[1]=-1450定義補(bǔ)償起點(diǎn)
$an_cec_max[1]=1450定義補(bǔ)償終點(diǎn)
$an_cec_direction[1]=-1定義補(bǔ)償方向，負(fù)向補(bǔ)償生效，正向無補(bǔ)償
$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
我們通過對(duì)840d/810d靈活多變的補(bǔ)償變量的分析研究,不僅成功的進(jìn)行了雙向螺距誤差補(bǔ)償，而且下垂補(bǔ)償功能還可以應(yīng)用于橫梁的下垂補(bǔ)償、臺(tái)面的斜度補(bǔ)償?shù)确矫?br>