【摘 要】由于機(jī)床絲杠在裝配過程中存在誤差，影響加工精度，機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)都具備螺距誤差補(bǔ)償功能，因此可以通過激光干涉儀來采集數(shù)據(jù)，對(duì)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(jī)床的定位精度，從而達(dá)到更好的加工效果。

【關(guān)鍵詞】螺距誤差補(bǔ)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(jī)床制造技術(shù)也在不斷地發(fā)展，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)性能提出了越來越高的要求。機(jī)床的定位精度便成為了衡量機(jī)床性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。機(jī)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(jī)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(bǔ)償功能，借此以消除或者削弱以上因素對(duì)機(jī)床定位精度的影響，從而達(dá)到更好的加工效果。發(fā)那科與西門子兩大公司在這個(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為出色，以下將對(duì)這兩種數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的誤差補(bǔ)償（以FANUC 0i-MD為例）

1.1基本概念

1.1.1補(bǔ)償點(diǎn)的指定

各軸的補(bǔ)償點(diǎn)的指定，可通過夾著參考點(diǎn)的補(bǔ)償點(diǎn)編號(hào)指定（+）側(cè)、（-）側(cè)來進(jìn)行。

機(jī)械的行程超過（+）側(cè)、（-）側(cè)所指定的范圍時(shí)，有關(guān)超出的范圍，不進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償（補(bǔ)償量全都成為0）。

1.1.2補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)

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

另外，螺距誤差設(shè)定畫面中，在最靠近負(fù)側(cè)的補(bǔ)償號(hào)前，顯示該軸的名稱。

1.1.3補(bǔ)償點(diǎn)的間隔

螺距誤差補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償點(diǎn)為等間隔，在參數(shù)中為每個(gè)軸設(shè)定該間隔。

螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)的間隔有最小值限制，通過下式確定。

螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)間隔的最小值=最大進(jìn)給速度（快速移動(dòng)速度）÷7500

1.2相關(guān)參數(shù)

（1）1851 每個(gè)軸的反向間隙補(bǔ)償量。

（2）1852 每個(gè)軸的快速移動(dòng)時(shí)的反向間隙補(bǔ)償量。

（3）3620 每個(gè)軸的參考點(diǎn)的螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)。

（4）3621 每個(gè)軸的最靠近負(fù)側(cè)的螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)。

（5）3622 每個(gè)軸的最靠近正側(cè)的螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)。

（6）3623 每個(gè)軸的螺距誤差補(bǔ)償倍率。

（7）3624 每個(gè)軸的螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)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(gè)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(shí)反向間隙為0。

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

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

4）3622設(shè)置為21，由于全長一共補(bǔ)償20個(gè)數(shù)據(jù)，且從螺補(bǔ)數(shù)據(jù)表中的第1號(hào)開始，所以此參數(shù)設(shè)置為21。

5）3623設(shè)置為1，表示補(bǔ)償值的倍率為1倍，實(shí)際補(bǔ)償值=補(bǔ)償值*補(bǔ)償倍率。

6）3624設(shè)置為42.500，全長為850mm，共補(bǔ)償20個(gè)數(shù)據(jù)，850/20=42.5。

7）將螺距誤差設(shè)定畫面（進(jìn)入方法：system鍵→擴(kuò)展鍵→螺補(bǔ)）所有值都設(shè)置為0。

1.4運(yùn)行螺距補(bǔ)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(duì)激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并將補(bǔ)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(jìn)入方法：system鍵→擴(kuò)展鍵→螺補(bǔ)）輸入補(bǔ)償值，每一點(diǎn)的補(bǔ)償值為該點(diǎn)的實(shí)際偏差與前一點(diǎn)實(shí)際偏差的差值，注意：實(shí)際補(bǔ)償值=輸入補(bǔ)償值*補(bǔ)償倍率。

（3）將機(jī)床復(fù)位。

1.6再次運(yùn)行螺補(bǔ)程序驗(yàn)證補(bǔ)償結(jié)果是否合乎要求

2.西門子數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的誤差補(bǔ)償（以SIMENS 828D為例）

2.1相關(guān)參數(shù)

（1）32450 反向間隙補(bǔ)償值。

（2）32700 螺距誤差補(bǔ)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(gè)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(shí)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(bǔ)償文件，補(bǔ)償文件的存儲(chǔ)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(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償。編輯后補(bǔ)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(bǔ)償間隔為85mm。

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

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

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

（上接第68頁）4）將補(bǔ)償文件復(fù)制到零件程序目錄下，并在自動(dòng)方式下運(yùn)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(diǎn)后補(bǔ)償值生效。

2.3運(yùn)行螺距補(bǔ)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(duì)激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并將補(bǔ)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(bǔ)償文件，將激光干涉儀采集的數(shù)據(jù)輸入到相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償文件中。

（4）在自動(dòng)方式下運(yùn)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(diǎn)后補(bǔ)償值生效。

2.5再次運(yùn)行螺補(bǔ)程序驗(yàn)證補(bǔ)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(bǔ)償功能可以在一定程度下削弱裝配誤差對(duì)機(jī)床定位精度的影響，但先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)與合理的裝配工藝才是影響機(jī)床加工精度的決定因素。因此，當(dāng)螺距誤差較大的時(shí)候，還是首先要進(jìn)行機(jī)械維修，將螺距誤差控制在一個(gè)比較小的范圍后在進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償，以達(dá)到精益求精的效果。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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

[2]828D簡明調(diào)試手冊(cè).西門子公司，2011.

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