立式加工中心機床的螺距誤差補償

【摘 要】由于機床絲杠在裝配過程中存在誤差，影響加工精度，機床配置的數(shù)控系統(tǒng)都具備螺距誤差補償功能，因此可以通過激光干涉儀來采集數(shù)據(jù)，對采集數(shù)據(jù)分析后，修改數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，提高機床的定位精度，從而達到更好的加工效果。

【關(guān)鍵詞】螺距誤差補償；激光干涉儀

0.引言

隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床制造技術(shù)也在不斷地發(fā)展，同時對數(shù)控機床的各項性能提出了越來越高的要求。機床的定位精度便成為了衡量機床性能的一項重要指標(biāo)。機械結(jié)構(gòu)當(dāng)中不可避免的摩擦、間隙，以及裝配誤差成為了制約機床定位精度的主要因素。由此，數(shù)控系統(tǒng)的制造商開發(fā)出了螺距誤差補償功能，借此以消除或者削弱以上因素對機床定位精度的影響，從而達到更好的加工效果。發(fā)那科與西門子兩大公司在這個領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為出色，以下將對這兩種數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補償方法進行詳細介紹。

1.發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)機床的誤差補償（以FANUC 0i-MD為例）

1.1基本概念

1.1.1補償點的指定

各軸的補償點的指定，可通過夾著參考點的補償點編號指定（+）側(cè)、（-）側(cè)來進行。

機械的行程超過（+）側(cè)、（-）側(cè)所指定的范圍時，有關(guān)超出的范圍，不進行螺距誤差補償（補償量全都成為0）。

1.1.2補償點號

補償點數(shù)，在螺距誤差設(shè)定畫面上提供有共計1024 點，從0 到1023。通過參數(shù)將該編號任意分配給各軸。

另外，螺距誤差設(shè)定畫面中，在最靠近負側(cè)的補償號前，顯示該軸的名稱。

1.1.3補償點的間隔

螺距誤差補償?shù)难a償點為等間隔，在參數(shù)中為每個軸設(shè)定該間隔。

螺距誤差補償點的間隔有最小值限制，通過下式確定。

螺距誤差補償點間隔的最小值=最大進給速度（快速移動速度）÷7500

1.2相關(guān)參數(shù)

（1）1851 每個軸的反向間隙補償量。

（2）1852 每個軸的快速移動時的反向間隙補償量。

（3）3620 每個軸的參考點的螺距誤差補償點號。

（4）3621 每個軸的最靠近負側(cè)的螺距誤差補償點號。

（5）3622 每個軸的最靠近正側(cè)的螺距誤差補償點號。

（6）3623 每個軸的螺距誤差補償倍率。

（7）3624 每個軸的螺距誤差補償點間隔。

注：以上參數(shù)中3620，3621，3622，3624修改后需要切斷電源并重新上電才生效，其余參數(shù)修改后復(fù)位即可生效。

1.3操作方法（以X軸行程為850mm的絲杠為例，全長采集20個數(shù)據(jù)）

（1）連接激光干涉儀。

（2）設(shè)置參數(shù)。

1）1851，1852都設(shè)置為0，確保第一次數(shù)據(jù)采集時反向間隙為0。

2）3620設(shè)置為1，表示X軸的補償值以補償數(shù)據(jù)表中的第1號為參考點。

3）3621設(shè)置為1，表示X軸的補償值從補償數(shù)據(jù)表的第1號開始。

4）3622設(shè)置為21，由于全長一共補償20個數(shù)據(jù)，且從螺補數(shù)據(jù)表中的第1號開始，所以此參數(shù)設(shè)置為21。

5）3623設(shè)置為1，表示補償值的倍率為1倍，實際補償值=補償值*補償倍率。

6）3624設(shè)置為42.500，全長為850mm，共補償20個數(shù)據(jù)，850/20=42.5。

7）將螺距誤差設(shè)定畫面（進入方法：system鍵→擴展鍵→螺補）所有值都設(shè)置為0。

1.4運行螺距補償程序并通過激光干涉儀采集數(shù)據(jù)，程序如下

#3=0

N3 G0 G90 G54 X0

#1=0

#2=0

G4X4

N1 G0 G91 X85

#1=#1+1

G4 X6

IF [#1 LT 10] GOTO 1

N2 G0 G91 X-85

#2=#2+1

G4 X4

IF [#2 LT 10] GOTO 2

#3=#3+1

IF [#3 LT 5] GOTO 3

M30

1.5調(diào)試人員對激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)進行分析得出補償數(shù)據(jù)，并將補償數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)

（1）將反向間隙輸入?yún)?shù)1851與1852中，數(shù)值單位為1/1000mm。

（2）在螺距誤差設(shè)定畫面（進入方法：system鍵→擴展鍵→螺補）輸入補償值，每一點的補償值為該點的實際偏差與前一點實際偏差的差值，注意：實際補償值=輸入補償值*補償倍率。

（3）將機床復(fù)位。

1.6再次運行螺補程序驗證補償結(jié)果是否合乎要求

2.西門子數(shù)控系統(tǒng)機床的誤差補償（以SIMENS 828D為例）

2.1相關(guān)參數(shù)

（1）32450 反向間隙補償值。

（2）32700 螺距誤差補償生效。

注：以上參數(shù)修改后需要復(fù)位才可以生效。

2.2操作方法（以X軸行程為850mm的絲杠為例，全長采集10個數(shù)據(jù)）

（1）連接激光干涉儀。

（2）正確設(shè)置參數(shù)。

1）將32450設(shè)置為0，確保第一次數(shù)據(jù)采集時反向間隙為0。

2）將32700設(shè)置為0，并按下復(fù)位鍵。

3）編輯補償文件，補償文件的存儲位置為：菜單選擇→調(diào)試→系統(tǒng)數(shù)據(jù)→NC數(shù)據(jù)→NC生效數(shù)據(jù)→測量系統(tǒng)誤差補償。編輯后補償文件內(nèi)容如下：

$AA_ENC_COMP[0，0，AX1]=0.00

$AA_ENC_COMP[0，1，AX1]=0.00

$AA_ENC_COMP[0，2，AX1]=0.00

…………

$AA_ENC_COMP[0，29，AX1]=0.00

$AA_ENC_COMP[0，30，AX1]=0.00

$AA_ENC_COMP_STEP[0，AX1]=85

$AA_ENC_COMP_MIN[0，AX1]=0

$AA_ENC_COMP_MAX[0，AX1]=850

$AA_ENC_COMP_IS_MODULO[0，AX1]=0

M17

其中，$AA_ENC_COMP_STEP[0，AX1]=85表示補償間隔為85mm。

$AA_ENC_COMP_MIN[0，AX1]=0表述補償數(shù)據(jù)的起始位置為X=0。

$AA_ENC_COMP_MAX[0，AX1]=850表示補償數(shù)據(jù)的終止位置為X=850。

$AA_ENC_COMP_IS_MODULO[0，AX1]=0表示補償軸為直線軸。 （下轉(zhuǎn)第145頁）

（上接第68頁）4）將補償文件復(fù)制到零件程序目錄下，并在自動方式下運行AX1_EEC.MPF 程序。

5）將將32700設(shè)置為1，然后重啟系統(tǒng)，返回參考點后補償值生效。

2.3運行螺距補償程序并通過激光干涉儀采集數(shù)據(jù)，程序如下

AA：R1=0

R2=0

R3=0

G54 G90 G0 X0

G4 F5

BB：G0 G91 X85

G4 F5

R1=R1+1

IF R1<10 GOTOB BB

G4F5

CC：G0 G91 X-85

G4 F5

R2=R2+1

IF R2<10 GOTOB CC

R3=R3+1

G4 F5

IF R3<5 GOTOB AA

M02

2.4調(diào)試人員對激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)進行分析得出補償數(shù)據(jù)，并將補償數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)

（1）將反向間隙輸入?yún)?shù)32450中，數(shù)值單位為1/1000mm。

（2）將32700設(shè)置為0，并按下復(fù)位鍵。

（3）編輯補償文件，將激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)輸入到相對應(yīng)的補償文件中。

（4）在自動方式下運行AX1_EEC.MPF 程序。

（5）將將32700設(shè)置為1，然后重啟系統(tǒng)，返回參考點后補償值生效。

2.5再次運行螺補程序驗證補償結(jié)果是否合乎要求

3.總結(jié)

雖然數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補償功能可以在一定程度下削弱裝配誤差對機床定位精度的影響，但先進的機械設(shè)計與合理的裝配工藝才是影響機床加工精度的決定因素。因此，當(dāng)螺距誤差較大的時候，還是首先要進行機械維修，將螺距誤差控制在一個比較小的范圍后在進行螺距誤差補償，以達到精益求精的效果。 [科]

【參考文獻】

[1]FANUC 0i–MD參數(shù)手冊.FANUC 公司，2010.

[2]828D簡明調(diào)試手冊.西門子公司，2011.

[3]EN_Training manual 828D Commissioning.西門子公司，2011.