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償功能，通過對840D系統(tǒng)中的下垂補償功能的分析研究，找到了一種方法，成功的解決了進行雙向螺距誤差補償?shù)膯栴}。
關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)   下垂補償功能    雙向螺距誤差補償
由于機床絲杠在制造、安裝和調(diào)整等方面的誤差，以及磨損等原因，造成機械正反向傳動誤差的不一致，導(dǎo)致零件加工精度誤差不穩(wěn)定。因此也必須定期對機床坐標(biāo)精度進行補償，必要時要做雙向坐標(biāo)補償，以達到坐標(biāo)正反向運動誤差的一致性。
一、西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的補償功能
    西門子840D數(shù)控系統(tǒng)提供了多種補償功能，供機床精度調(diào)整時選用。這些功能有：
1、溫度補償。
2、反向間隙補償。
3、插補補償，分為：
（1） 螺距誤差和測量系統(tǒng)誤差補償。
（2）下垂補償（橫梁下垂和工作臺傾斜的多維交叉誤差補償）。
4、動態(tài)前饋控制（又稱跟隨誤差補償）。包括：速度前饋控制和扭矩前饋控制。
5、象限誤差補償（又稱摩擦力補償）。分為：常規(guī)（靜態(tài)） 象限誤差補償和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（動態(tài)）象限誤差補償。
6、漂移補償。
7、電子重量平衡補償。
    在西門子840D功能說明樣本和資料中所列的眾多補償功能中，都沒有指出該系統(tǒng)具有雙向螺距誤差補償功能。但是在下垂補償功能描述中卻指出，下垂補償功能具有方向性。這樣，如果下垂誤差補償功能，在基準軸和補償軸定義為同一根軸時，就可能對該軸進行雙向絲杠螺距誤差補償，由此提供了一個雙向螺距誤差補償?shù)囊罁?jù)。
二、840D下垂補償功能的原理
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（基準軸）由于自身的重量造成下垂，相對于另一個軸（補償軸）的位置產(chǎn)生了變化。
2、840D下垂補償功能參數(shù)的分析：
    西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的補償功能，其補償數(shù)據(jù)不是用機床數(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。描述如下：
（1）  $AN_CEC[t，N]：插補點N的補償值，即基準軸的每個插補點對應(yīng)于補償軸的補償值變量參數(shù)。
（2）  $AN_CEC_INPUT_AXIS[t]：定義基準軸的名稱。
（3）  $AN_CEC_OUTPUT_AXIS[t]：定義對應(yīng)補償值的軸名稱。
（4）  $AN_CEC_STEP[t]：基準軸兩插補點之間的距離。 
（5）  $AN_CEC_MIN[t]：基準軸補償起始位置： 
（6）  $AN_CEC_MAX[t]: 基準軸補償終止位置
（7）  $AN_CEC_DIRECTION[t]：定義基準軸補償方向。其中：
★  $AN_CEC_DIRECTION[t]=0：補償值在基準軸的兩個方向有效。
★  $AN_CEC_DIRECTION[t]=1：補償值只在基準軸的正方向有效，基準軸的負方向無補償值。
★  $AN_CEC_DIRECTION[t]=-1：補償值只在基準軸的負方向有效，基準軸的正方向無補償值。
（8）  $AN_CEC_IS_MODULO[t]：基準軸的補償帶模功能。
（9）  $AN_CEC_MULT_BY_TABLE[t]：基準軸的補償表的相乘表。這個功能允許任一補償表可與另一補償表或該表自身相乘。
3、 下垂補償功能用于螺距誤差或測量系統(tǒng)誤差補償時的定義方法：
    根據(jù)840D資料的描述，機床的一個軸，在同一補償表中，既可以定義為基準軸，又可以定義為補償軸。當(dāng)基準軸和補償軸同為一個軸時，可以利用下垂補償功能對該軸進行螺距誤差或測量系統(tǒng)誤差補償。從補償變量參數(shù)$AN_CEC_DIRECTION[t]的描述中可以看出，由于下垂補償功能補償值具有方向性，所以，下垂補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償。一個表應(yīng)用于補償軸的運行正方向，另一個表應(yīng)用于補償同一軸的運行負方向。

三、840D下垂誤差補償功能幾個關(guān)鍵機床數(shù)據(jù)的說明
    1、NC 機床數(shù)據(jù)：
MD18342：補償表的zui大補償點數(shù)，每個補償表zui大為2000插補補償點數(shù)。
MD32710：激活補償表。
MD32720：下垂補償表在某點的補償值總和的極限值，840DE（出口型）為1mm；840D（非出口型）為10mm。
    2、設(shè)定機床數(shù)據(jù)：
SD41300：下垂補償賦值表有效。
SD41310：下垂補償賦值表的加權(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償值可通過修改這兩個數(shù)據(jù)來調(diào)整補償值。

四、應(yīng)用
    下垂補償功能應(yīng)用于雙向螺距誤差補償，其裝載步驟與840D螺距誤差補償方法一樣。
例一：正向補償文件
％_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          以上定義補償插補點的補償值
$AN_CEC_INPUT_AXIS[0]=（AX1）  定義基準軸
$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[0]=（AX1） 定義補償軸
$AN_CEC_STEP[0]=50           定義補償步距
$AN_CEC_MIN[0]=-1450         定義補償起點
$AN_CEC_MAX[0]=1450          定義補償終點
$AN_CEC_DIRECTION[0]=1       定義補償方向，正向補償生效，負向無補償 
$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[0]=0   定義補償相乘表
$AN_CEC_IS_MODULO[0]=0       定義補償表模功能
例二：負向補償文件
％_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              以上定義補償插補點的補償值 
$AN_CEC_INPUT_AXIS[1]=（AX1）      定義基準軸
$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[1]=（AX1）     定義補償軸
$AN_CEC_STEP[1]=50               定義補償步距
$AN_CEC_MIN[1]=-1450             定義補償起點
$AN_CEC_MAX[1]=1450              定義補償終點
$AN_CEC_DIRECTION[1]=-1          定義補償方向，負向補償生效，正向無補償
$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[1]=0       定義補償相乘表
$AN_CEC_IS_MODULO[1]=0           定義補償表模功能

我們通過對840D/810D靈活多變的補償變量的分析研究,不僅成功的進行了雙向螺距誤差補償，而且下垂補償功能還可以應(yīng)用于橫梁的下垂補償、臺面的斜度補償?shù)确矫?/p>