由于機(jī)械電子技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床做為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強(qiáng)的自動(dòng)化加工裝備,已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)必不可少的現(xiàn)代化技術(shù)裝置。數(shù)控機(jī)床的定位精度是影響其高精度性能的一個(gè)重要方面,因而也是數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收時(shí)的一個(gè)重要項(xiàng)目。利用數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能進(jìn)行調(diào)整,可以大大提高數(shù)控機(jī)床的定位精度,而電氣控制系統(tǒng)不同,其定位精度的補(bǔ)償方法也不盡相同,本文將以FANUC-0系統(tǒng)和SIEMENS-880系統(tǒng)為例,簡(jiǎn)單介紹數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ā?
螺距誤差補(bǔ)償這項(xiàng)工作應(yīng)該是在機(jī)床幾何精度(床身水平、平行度、垂直度等)調(diào)整完成后進(jìn)行的,這樣可以盡量減少幾何精度對(duì)定位精度的影響。另外,進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償時(shí)應(yīng)使用高精度的檢測(cè)儀器(如激光干涉儀),這樣可以先測(cè)量再補(bǔ)償,補(bǔ)償后再測(cè)量,并按照相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn) (如VDI3441、JIS6330、GB10931-89等)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,直到達(dá)到機(jī)床對(duì)定位精度的要求范圍。
機(jī)床的螺距誤差補(bǔ)償功能包括線性軸和旋轉(zhuǎn)軸兩種方式,分別可以對(duì)直線軸和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度進(jìn)行補(bǔ)償。但有一點(diǎn)需要注意,就是在補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)軸時(shí)應(yīng)注意:在0° ~360°之間各補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值總和應(yīng)為0,以使0°和360°的絕對(duì)位置保持一致,否則旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度每超過360°一次,就產(chǎn)生一次累積誤差,從而影響機(jī)床的加工精度。另外,螺距誤差補(bǔ)償功能的實(shí)現(xiàn)方法又有增量型和絕對(duì)型之分。所謂補(bǔ)償就是指通過特定方法對(duì)機(jī)床的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,其參數(shù)調(diào)整方法也依各數(shù)控系統(tǒng)不同而各有差異。所謂增量型是指以被補(bǔ)償軸上相領(lǐng)兩上補(bǔ)償點(diǎn)間的誤差差值為依據(jù)來進(jìn)行補(bǔ)償,而絕對(duì)型是指以被補(bǔ)償軸上各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的絕對(duì)誤差值為依據(jù)來進(jìn)行補(bǔ)償。
FANUC-0數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能是一種增量型補(bǔ)償方法,F(xiàn)ANUC-0數(shù)控系統(tǒng)與螺距誤差補(bǔ)償功能有關(guān)的參數(shù)如下:
PML2和PML1的組合決定誤差補(bǔ)償倍率,它對(duì)X、Y、Z和第四軸有效。
PML2S和PML1S的含義與PML2和PML1相同,它對(duì)第5、第6軸有效。設(shè)定的補(bǔ)償值乘以此倍率即 為應(yīng)補(bǔ)償?shù)恼`差值。
PML2(S) |
PML1(S) |
補(bǔ)償倍率 |
1 |
0 |
×1 |
0 |
1 |
×2 |
1 |
0 |
×4 |
1 |
1 |
×8 |
0535 |
BKLX |
0536 |
BKLY |
0537 |
BKLZ |
0538 |
BKL4 |
7535 |
BKL5 |
7536 |
BKL6 |
7537 |
BKL7 |
7538 |
BKL8 |
BKLX、BKLY、BKLZ,BKL4~BKL8依次為X、Y、Z和第4~第8軸的反向間隙補(bǔ)償量,其設(shè)定范圍為0~2550(檢測(cè)單位)
0712 |
PRSX |
0713 |
PRSY |
0714 |
PRSZ |
0715 |
PRS4 |
7713 |
PRS5 |
7714 |
PRS6 |
PRSX、PRSY、PRSZ和PRS4~PRS6依次為X、Y、Z和第4~第6軸的各螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)間的距離 。其設(shè)定范圍為:
8000~99999999 (單位:0.001mm)
4000~99999999(單位:0.0001inch)
1000 |
PECORGX |
2000 |
PECORGY |
3000 |
PECORGZ |
4000 |
PECORG4 |
5000 |
PECORG5 |
6000 |
PECORG6 |
FANUC-0M系統(tǒng)要求機(jī)床各軸的機(jī)械坐標(biāo)參數(shù)考點(diǎn)必須是一個(gè)補(bǔ)償點(diǎn),PECORGX、PECORGY、PE CORGZ和PECORG4~PECORG6依次為X、Y、Z和第4~第6軸的螺距誤差補(bǔ)償零點(diǎn)的編號(hào)。
1001 |
X軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
1128 |
X軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
2001 |
Y軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
2128 |
Y軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
3001 |
Z軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
3128 |
Z軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
4001 |
第4軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
4128 |
第4軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
5001 |
第5軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
5128 |
第5軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
6001 |
第6軸第1號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
|
6128 |
第6軸第128號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償值 | |
FANUC-0M系統(tǒng)規(guī)定各第一號(hào)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)在各軸負(fù)方向最遠(yuǎn)端,即補(bǔ)償點(diǎn)的編號(hào)從最負(fù)端開始,逐一向正方向編號(hào)。各補(bǔ)償點(diǎn)補(bǔ)償值的設(shè)定范圍為-7~+7。
例:某機(jī)床X軸(線性軸)行程為-1000mm到0mm,機(jī)床參考點(diǎn)設(shè)在0mm處。設(shè)定螺距誤差補(bǔ)償基準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)為20(即參數(shù)1000=20,也就是說設(shè)定機(jī)床參考點(diǎn)在參數(shù)1021處),螺距誤差補(bǔ)償間隔為100mm(即參數(shù)712=100000),補(bǔ)償倍率為1(即參數(shù)11位0=0,11位1=0)。
在機(jī)床行程負(fù)方向補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)為:
螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)基準(zhǔn)編號(hào)-(機(jī)床在負(fù)方向行程/螺距誤差補(bǔ)償間隔)+1=20-(1000/100)+1=11
在機(jī)床行程正方向補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)為:
螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)基準(zhǔn)編號(hào)+(機(jī)床在正方向行程/螺距誤差補(bǔ)償間隔)+1=20+(0/100)+1=21
機(jī)床坐標(biāo)與補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
機(jī)床坐標(biāo)mm - 1000 - 900 - 800 ~ - 300 - 200 - 100 0
補(bǔ)償點(diǎn)號(hào) 1011 1012 1013 ~ 1018 1019 1020 1021
如果各點(diǎn)誤差值如下:
-1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
-3 -5 -2 0 2 3 1 4 2 -1 0
則各點(diǎn)補(bǔ)償值如下:
1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021
-2 3 2 2 1 -2 3 -2 -3 1 0
SIEMENS -880數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能也是一種增量型補(bǔ)償方法,其補(bǔ)償方法與FANUC-0 數(shù)控系統(tǒng)略有不同。FANUC-0系統(tǒng)只能進(jìn)行單方向補(bǔ)償,而SIEMENS-880系統(tǒng)可以按運(yùn)行方向進(jìn)行雙向補(bǔ)償,兩個(gè)方向的補(bǔ)償參數(shù)分別設(shè)定。 FANUC-0系統(tǒng)的補(bǔ)償倍率為1、2、4、8,各點(diǎn)補(bǔ)償值范圍為-7~+7,故各點(diǎn)可補(bǔ)償?shù)恼`差范圍為-56~+56μm,各點(diǎn)可不同;而 SIEMENS-880系統(tǒng)的補(bǔ)償倍率(即補(bǔ)償當(dāng)量)為0~100,但各點(diǎn)要么不補(bǔ),要么補(bǔ)一個(gè)正的當(dāng)量,要么補(bǔ)一個(gè)負(fù)的當(dāng)量,故各點(diǎn)可補(bǔ)償?shù)恼`差范圍為 -100~+100μm,但補(bǔ)償當(dāng)量在同一軸內(nèi)必須相同。
SIEMENS-880數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能相關(guān)參數(shù)只有在電源重開及參考點(diǎn)返回之后才能生效,具體參數(shù)含義如下:(*代表各軸軸號(hào),0:X軸,1:Y軸,2:Z軸,等等)
NC MD220*背隙補(bǔ)償值。設(shè)定范圍:-255~+255μm。
NCMD316*正方向補(bǔ)償指針,設(shè)定范圍:0~249(第一伺服CPU)指針是機(jī)械坐標(biāo)參考點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償點(diǎn)位置。
NC MD320*負(fù)方向補(bǔ)償指針,設(shè)定范圍:0~249(第一伺服CPU)
NC MD324*兩個(gè)螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn)間距,設(shè)定范圍:0~32000μm。
NC MD328*補(bǔ)償當(dāng)量,即倍率,設(shè)定范圍:0~100。
NC MD6000~6999螺距誤差補(bǔ)償點(diǎn),具體分布如下:
6000~6249第一個(gè)伺服CPU的各軸。
6250~6499第二個(gè)伺服CPU的各軸。
6500~6749第三個(gè)伺服CPU的各軸。
6750~6999第四個(gè)伺服CPU的各軸。
MD No. |
|
6000 |
補(bǔ)償點(diǎn)4 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)3 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)2 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)1 Yes/No +/- |
6001 |
補(bǔ)償點(diǎn)8 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)7 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)6 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)5 Yes/No +/- |
6002 |
補(bǔ)償點(diǎn)12 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)11 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)10 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)9 Yes/No +/- | |
: |
6248 |
補(bǔ)償點(diǎn)996 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)995 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)994 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)993 Yes/No +/- |
6249 |
補(bǔ)償點(diǎn)1000 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)999 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)998 Yes/No +/- |
補(bǔ)償點(diǎn)997 Yes/No +/- | |
表中: -=0 +=1 No=0 Yes=1
每一個(gè)機(jī)床參數(shù)有8位,每?jī)晌皇且粋(gè)補(bǔ)償點(diǎn),所以每個(gè)參數(shù)可以設(shè)定四個(gè)補(bǔ)償點(diǎn),控制器內(nèi)部規(guī)定只有最右邊的點(diǎn)(位0和位1)能夠被設(shè)定為參考點(diǎn)。例如:如果機(jī)床某一軸的參考點(diǎn)被設(shè)定在793號(hào)補(bǔ)償點(diǎn),則參考點(diǎn)對(duì)應(yīng)的機(jī)床參數(shù)號(hào)=6000+(793-1)/4=6198 ,即機(jī)床參考點(diǎn)下在機(jī)床數(shù)據(jù)6198,所以機(jī)床數(shù)據(jù)3160下為6198-6000=198。另外,機(jī)床參考點(diǎn)的補(bǔ)償值必須為0,其它點(diǎn)的補(bǔ)償以參考點(diǎn)為依據(jù)。例:某機(jī)床X軸(線性軸)行程為-35 到205mm,機(jī)床參考點(diǎn)設(shè)在0mm處,補(bǔ)償點(diǎn)間的距離為10mm,補(bǔ)償當(dāng)量為1μm。則在機(jī)床行程負(fù)方向補(bǔ)償點(diǎn)個(gè)數(shù)為3,在機(jī)床行程正方向補(bǔ)償點(diǎn)個(gè)數(shù)為 20,加上參考點(diǎn)共24個(gè)。機(jī)床補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定如下:
NC MD3160=1
NC MD3200=1(正反方向補(bǔ)償曲線重合)
NC MD3240=10000
NC MD3280=1
機(jī)床坐標(biāo)與補(bǔ)償點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
MD No. |
機(jī)床坐標(biāo) |
6000 |
-10 |
-20 |
-30 |
-40 |
6001 |
30 |
20 |
10 |
0(Ref) |
6002 |
70 |
60 |
50 |
40 |
6003 |
110 |
100 |
90 |
80 |
6004 |
150 |
140 |
130 |
120 |
6005 |
190 |
180 |
170 |
160 |
6006 |
230 |
220 |
210 |
200 |
另外,SIEMENS-840D數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償采用絕對(duì)型補(bǔ)償方法,可以通過執(zhí)行程序來設(shè)定補(bǔ)償數(shù)據(jù),方法直觀但操作步驟比較繁瑣。 MITSUBISHI數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償可以通過參數(shù)設(shè)置來選擇使用增量型還是絕對(duì)型補(bǔ)償方法,具體補(bǔ)償方法可參照MITSUBISHI系統(tǒng)說明書。