1、840D系統(tǒng)補(bǔ)償功能匯總數(shù)控機(jī)床的的幾何精度，定位精度一方面受到機(jī)械加工母機(jī)的精度限制，另一方面更受到機(jī)床的材料和機(jī)械安裝工藝的限制，往往不能夠達(dá)到設(shè)計精度要求。而要在以上諸多方面來提高數(shù)控機(jī)床的幾何精度，定位精度需要投入大量的人力物力。在機(jī)械很難提高精度的情況下，通過數(shù)控電氣補(bǔ)償能夠使數(shù)控機(jī)床達(dá)到設(shè)計精度。一、反向間隙補(bǔ)償機(jī)床反向間隙誤差是指由于機(jī)床傳動鏈中機(jī)械間隙的存在，機(jī)床執(zhí)行件在運動過程中，從正向運動變?yōu)榉聪蜻\動時，執(zhí)行件的運動量與目標(biāo)值存在的誤差，最后反映為疊加至工件上的加工精度。機(jī)床反向間隙是機(jī)床傳動鏈中各傳動單元的間隙綜合，如電機(jī)與聯(lián)軸器的間隙，齒輪箱中齒輪間隙，齒輪與齒條間隙，

2、滾珠絲杠螺母副與機(jī)床運動部件貼合面的間隙等等。反向間隙直接影響到數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度。在半閉環(huán)下，由伺服電機(jī)編碼器作為位置環(huán)反饋信號。機(jī)械間隙無法由編碼器檢測到，在機(jī)械調(diào)整到最佳狀態(tài)下需要進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償。在全閉環(huán)下，直線軸一般采用光柵尺作為位置環(huán)反饋信號，旋轉(zhuǎn)軸一般采用外接編碼器或圓光柵作為位置環(huán)反饋信號。由于是直接檢測運動部件的實際位移，理論上講全閉環(huán)下無反向間隙。但是由于光柵尺或圓光柵本身精度的限制和安裝工藝的限制等等，使得全閉環(huán)下也具有“反向間隙”，這在激光干涉儀下能很明顯看出來，一般在0.01mm左右。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)反向間隙補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ缦拢簻y得反向間隙值后在軸機(jī)床

3、數(shù)據(jù)輸入反向差值，單位為mm。MD32450BACKLASH0MD32450BACKLASH1其中0為半閉環(huán)，1為全閉環(huán)。輸入后按下Reset鍵，回參考點后補(bǔ)償生效。可以在診斷-服務(wù)顯示-軸調(diào)整-絕對補(bǔ)償值測量系統(tǒng)中看到補(bǔ)償效果。反向間隙補(bǔ)償能夠在較大程度上提高數(shù)控機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度，但是它的值是固定的，不能適用于機(jī)床的整個行程，這就需要另一種電氣補(bǔ)償手段，螺距誤差補(bǔ)償。兩者結(jié)合能使數(shù)控機(jī)床達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。二、螺距誤差補(bǔ)償重型數(shù)控機(jī)床的傳動機(jī)構(gòu)，一般為滾珠絲杠傳動或齒輪齒條傳動。受到制造精度的影響絲杠上的螺距和齒條齒輪的齒距都有微小的誤差，對于半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床，這將直

4、接影響其定位精度與重復(fù)定位精度。而對于全閉環(huán)，由于受到光柵尺白身的精度，光柵尺安裝的直線度、撓度的影響也會產(chǎn)生“螺距誤差”。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償原理如下圖所示：$AA_ENC_COMP_STEP$AA_ENC_COMP_MIN$AA_ENC_COMP_MAXMD:MMENCCOMPMAX補(bǔ)償間隔為100mm補(bǔ)償起點為100mm補(bǔ)償終點為1200mmPOINTS補(bǔ)償點總數(shù)為12下面以齊二機(jī)床廠TK6926型控落地鐲的主軸箱Y軸(第2軸)為例來說明西門子840D數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償?shù)牟僮鞑襟E：主軸箱Y軸為全閉環(huán)，行程5500mm,我們設(shè)置補(bǔ)償間隔500mm,起始點為-5500mm,終

5、點為0mm。(1) 設(shè)定軸螺距補(bǔ)償點數(shù)修改軸參數(shù)38000MM_ENC_COMP_MAX_POINTS1=20注意：修改此參數(shù)會引使系統(tǒng)在下次上電時重新分配NCK內(nèi)存，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此在NCKReset前，應(yīng)先做好NC數(shù)據(jù)備份(包括補(bǔ)償數(shù)據(jù))。(2) 生成并修改補(bǔ)償表將N徵據(jù)回傳后，系統(tǒng)白動生成螺距誤差補(bǔ)償文件。在服務(wù)T數(shù)據(jù)管理TNC-生效-數(shù)據(jù)T測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償T測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償-軸2。將此文件復(fù)制到NC數(shù)據(jù)保存XX.MD戚件夾中，文件名變?yōu)锳X2_EEC.INI。按下input鍵打開該文件夾，將激光干涉儀測量的誤差值寫入文件中，并保存。如下表所不:CHANDATA(1)$AA_ENC_C

6、OMP1,0,AX2=-0.179$AA_ENC_COMP1,1,AX2=-0.146$AA_ENC_COMP1,2,AX2=-0.128$AA_ENC_COMP1,3,AX2=-0.111$AA_ENC_COMP1,4,AX2=-0.099$AA_ENC_COMP1,5,AX2=-0.082$AA_ENC_COMP1,6,AX2=-0.065$AA_ENC_COMP1,7,AX2=-0.05$AA_ENC_COMP1,8,AX2=-0.039$AA_ENC_COMP1,9,AX2=-0.023$AA_ENC_COMP1,10,AX2=-0.014$AA_ENC_COMP1,11,AX2=0$

7、AA_ENC_COMP1,12,AX2=0$AA_ENC_COMP1,13,AX2=0$AA_ENC_COMP1,14,AX2=0$AA_ENC_COMP1,15,AX2=0$AA_ENC_COMP1,16,AX2=0$AA_ENC_COMP1,17,AX2=0$AA_ENC_COMP1,18,AX2=0$AA_ENC_COMP1,19,AX2=0$AA_ENC_COMP_STEP1,AX2=500$AA_ENC_COMP_MIN1,AX2=-5500$AA_ENC_COMP_MAX1,AX2=0$AA_ENC_COMP_IS_MODULO1,AX2=0M17(3) 導(dǎo)入補(bǔ)償數(shù)據(jù)INI文件至系

8、統(tǒng)先設(shè)定參數(shù)32700ENC_COMP_ENABLE1=0(關(guān)閉螺距誤差補(bǔ)償使能，否側(cè)數(shù)據(jù)被保護(hù)無法裝載)。然后將AX2_EEC.IN度件裝載至NCC統(tǒng)。補(bǔ)償數(shù)據(jù)生效設(shè)定32700ENC_COMP_ENABLE1=1,NCKReset,軸返回參考點后，新的螺距補(bǔ)償值生效。可以在診斷r服務(wù)顯示r軸調(diào)整7絕對補(bǔ)償值測量系統(tǒng)2中看到補(bǔ)償效果。數(shù)控機(jī)床螺距誤差補(bǔ)償時需要注意問題：在全閉環(huán)下，進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償前，應(yīng)將光柵尺鋼帶校準(zhǔn)，光柵尺盒校直，一般全長在0.1mm以內(nèi)。如果光柵尺盒未校準(zhǔn)，激光干涉儀檢測的曲線往往是交叉或平行漂移的。要充分考慮環(huán)境對機(jī)床和檢測儀器的影響，如溫度，風(fēng)速等。大型數(shù)控機(jī)床往往

9、由于環(huán)境的變化精度也隨之變化。三、垂度補(bǔ)償（交叉補(bǔ)償）在大型數(shù)控機(jī)床，由于機(jī)床白身的結(jié)構(gòu)及其剛性，在重力等白然因素下，機(jī)床懸垂軸的平行度，垂直度往往不能達(dá)到機(jī)床的設(shè)計精度。如數(shù)控落地鐲床主軸箱滑枕、鐲桿與主軸箱垂直移動的垂直度，大型數(shù)控龍門銃床的溜板移動對工作臺面的平行度，大跨度立車垂直刀架移動對工作臺面的平行度。以上誤差雖然在機(jī)械制造工藝上能夠改善但是一般也都很難達(dá)到理想狀態(tài)，尤其是對高精度的數(shù)控機(jī)床。垂度補(bǔ)償能夠使此種誤差得以修正，并達(dá)到機(jī)床的設(shè)計精度。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)垂度補(bǔ)償原理與螺距誤差補(bǔ)償相似，其補(bǔ)償原理和系統(tǒng)變量、設(shè)定數(shù)據(jù)和機(jī)床參數(shù)如下圖所示:CM；HVnHMNna耳UiAM

10、.ac.OLrirrnr皿叫m:mjinrrTAsmi7A3UEMCI廠一TA3LEtDLtCHZjMIU.CEEJIWU.VtLOCfiCIkMilf系統(tǒng)變形量意義如下： $AN_CEC<t>,<N>（補(bǔ)償點為<N>補(bǔ)償表號為<t>）$AN_CEC_INPUT_AXIS<t>（基準(zhǔn)軸）$AN_CEC_OUTPUT_AXIS<t>（補(bǔ)償軸）$AN_CEC_STEP<t>（兩插補(bǔ)點之間的距離）$AN_CEC_MIN<t>（起點位置）$AN_CEC_MAX<t>（終點位置）$AN_CEC_D

11、IRECTION<t>（補(bǔ)償方向）其中：$AN_CEC_DIRECTIONt=0:補(bǔ)償值在基準(zhǔn)軸的兩個方向有效。$AN_CEC_DIRECTIONt=1:補(bǔ)償值只在基準(zhǔn)軸的正方向有效。$AN_CEC_DIRECTIONt=-1:補(bǔ)償值只在基準(zhǔn)軸的負(fù)方向有效。 $AN_CEC_IS_MODULOt:基準(zhǔn)軸的補(bǔ)償帶模功能。 $AN_CEC_MULT_BY_TABLEt:基準(zhǔn)軸的補(bǔ)償表的相乘表。設(shè)定數(shù)據(jù)意義如下：SD41300$SN_CEC_TABLE_ENABLE<t>垂度補(bǔ)償賦值表有效。SD41310$SN_CEC_TABLE_WEIGHT<t>垂度補(bǔ)償賦值表

12、加權(quán)因子。機(jī)床參數(shù)意義如下：MD18342$MN_MM_CEC_MAX_PC<NTS補(bǔ)償表的最大補(bǔ)償點數(shù)。MD32710$MA_CEC_ENABLE活補(bǔ)償表。MD32720$MA_CEC_MAX_SUM補(bǔ)償補(bǔ)償值總和的極限值。下面以齊二機(jī)床廠TK6920型控落地鐲的鐲桿Z軸（第3軸）和主軸箱Y軸（第2軸）為例來說明西門子840D數(shù)控系統(tǒng)垂度誤差補(bǔ)償?shù)牟僮鞑襟E：其中Z軸為基準(zhǔn)軸，Y軸為補(bǔ)償軸。Z軸行程1200mm我們設(shè)置補(bǔ)償間隔為30mm,補(bǔ)償起點為-1200mm,終點為0mm,需要設(shè)置總補(bǔ)償點數(shù)為41個點。1）設(shè)定垂度補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償點數(shù)修改機(jī)床參數(shù)MD18342$MN_MM_CEC_MAX_

13、PO0N4S注意：修改此參數(shù)會引使系統(tǒng)在下次上電時重新分配NCK內(nèi)存，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此在NCKReset前，應(yīng)先做好NC數(shù)據(jù)備份（包括補(bǔ)償數(shù)據(jù)）。（2）生成并修改補(bǔ)償表將N徵據(jù)回傳后，系統(tǒng)白動生成垂度誤差補(bǔ)償文件。在服務(wù)t數(shù)據(jù)管理tNC-生效-數(shù)據(jù)7垂度/斜度的補(bǔ)償。將此文件復(fù)制到NO據(jù)保存XX.MD成件夾中，文件名變?yōu)镹C_CEC.INI按下input鍵打開該文件夾，將所測得的誤差值寫入文件中，并保存。如下表所示：CHANDATA（1）$AN_CEC0,0=-0.18$AN_CEC0,1=-0.17$AN_CEC0,3=-0.16$AN_CEC0,4=-0.15$AN_CEC0,5=-0.

14、145$AN_CEC0,6=-0.14$AN_CEC0,7=-0.135$AN_CEC0,8=-0.13$AN_CEC0,9=-0.129$AN_CEC0,10=-0.126$AN_CEC0,11=-0.125$AN_CEC0,12=-0.12$AN_CEC0,13=-0.115$AN_CEC0,14=-0.11$AN_CEC0,15=-0.1$AN_CEC0,16=-0.09$AN_CEC0,17=-0.08$AN_CEC0,18=-0.075$AN_CEC0,19=-0.04$AN_CEC0,20=-0.03$AN_CEC0,21=-0.025$AN_CEC0,22=-0.02$AN_CE

15、C0,23=-0.01$AN_CEC0,24=0$AN_CEC0,25=0$AN_CEC0,26=0$AN_CEC0,27=0$AN_CEC0,28=0$AN_CEC0,29=0$AN_CEC0,30=0$AN_CEC0,31=0$AN_CEC0,32=0$AN_CEC0,33=0$AN_CEC0,34=0$AN_CEC0,35=0$AN_CEC0,36=0$AN_CEC0,37=0$AN_CEC0,38=0$AN_CEC0,39=0$AN_CEC_INPUT_AXIS0=(AX3)$AN_CEC_OUTPUT_AXIS0=(AX2)$AN_CEC_STEP0=30$AN_CEC_MIN0=-

16、1200$AN_CEC_MAX0=0$AN_CEC_DIRECTION0=0$AN_CEC_MULT_BY_TABLE0=0$AN_CEC_IS_MODULO0=0M17(3) 導(dǎo)入補(bǔ)償數(shù)據(jù)INI文件至系統(tǒng)先設(shè)定石由與巧由的軸參數(shù)MD32710$MA_CEC_ENA=0E(關(guān)閉垂度補(bǔ)償使能，否側(cè)數(shù)據(jù)被保護(hù)無法裝載)。然后將NC_CEC.IN皮件裝載至NCC統(tǒng)。(4) 補(bǔ)償數(shù)據(jù)生效設(shè)定Z軸與Y軸的軸參數(shù)MD3271($MA_CEC_ENABLE,再設(shè)定數(shù)據(jù)SD41300$SN_CEC_TABLE_ENABLE0=1垂度補(bǔ)償賦值表有效。NCKReset,Z軸與Y軸返回參考點后，垂度補(bǔ)償生效。可以在

17、診斷T服務(wù)顯示T軸調(diào)整T絕對補(bǔ)償值測量系統(tǒng)2中看到補(bǔ)償效果。注：如果輸入軸和輸出軸定義為同一軸且方向相反，這樣可以實現(xiàn)螺距誤差雙向補(bǔ)償。同時激活垂度補(bǔ)償功能參數(shù)19300=4H。四、840D系統(tǒng)溫度補(bǔ)償一、影響：金屬材料具有“熱脹冷縮“的性質(zhì)，該特性在物理學(xué)上通常用熱膨脹系數(shù)(Thermalexpansioncoefficient,atherm)才苗述。數(shù)控機(jī)床的床身、立柱、拖板等導(dǎo)軌基礎(chǔ)件和滾珠絲杠等傳動部件都是由金屬材料制成，由于機(jī)床驅(qū)動電機(jī)的發(fā)熱、運動部件摩擦發(fā)熱以及環(huán)境溫度等的變化，均會對機(jī)床運動軸位置產(chǎn)生附加誤差，這將直接影響機(jī)床的定位精度，從而影響工件的加工精度。對于在普通車間環(huán)境

18、條件下使用的數(shù)控機(jī)床尤其是行程比較長的落地式鐲床，熱膨脹系數(shù)的影響更不容忽視。以行程5M的X軸來說，金屬材料的熱膨脹系數(shù)為10ppm(10vm/每1m每1度)，理論上溫度每上升1度，5m的行程的X軸就”脹長“50頭m。日溫差和冬夏季節(jié)溫差的影響便可想而知。因此高精度機(jī)床要求在規(guī)定的恒溫條件下制造或使用，普通條件下使用的數(shù)控機(jī)床為保證較高定位精度和加工精度，須使用”溫度補(bǔ)償“等選件功能消除福建誤差。二、補(bǔ)償原理：機(jī)床坐標(biāo)軸的定位誤差隨溫度變化會附加一定偏差，對每一給定溫度可測出相應(yīng)的定位誤差曲線。數(shù)字表達(dá)式為：Kx(T)=Ko(T)+tan6(T)*(Px-Po)其中：Kx(T)為軸Px位置的定

19、位誤差溫度偏差補(bǔ)償值；Ko(T)是與軸位置不相關(guān)的溫度偏差(補(bǔ)償)值；Px為軸的實際位置Po為軸的參考點位置；tan6(T)為與軸位置相關(guān)的溫度補(bǔ)償系數(shù)(定位誤差曲線的梯度)。840D系統(tǒng)溫度補(bǔ)償功能的工作過程：將測量得到的溫度偏差(補(bǔ)償)值送至NC插補(bǔ)單元參與插補(bǔ)運算修正軸的運動。若溫度補(bǔ)償值Kx(T)為正值就控制軸負(fù)向移動，否則就正向移動。由于溫度影響的滯后性，PLC程序采取定時間隔采樣溫度（T）的方法，周期性的修改NC中相關(guān)補(bǔ)償參數(shù)，并利用上面公式計算溫度偏差Kx（T）,從而補(bǔ)償?shù)魷囟茸兓a(chǎn)生的位置偏差。三、硬件設(shè)計：采用PT100型熱敏電阻，安裝在機(jī)床靠近絲杠桿處，采樣溫度更接近印發(fā)熱

20、膨脹的“機(jī)溫”。A86為S7-300型PLC兩通道12位A/D轉(zhuǎn)換器，起作用是將電阻溫度傳感器采樣的模擬量溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送到840D的NC-PLC接口，以便PLC程序做運算處理。四、PT100型電阻溫度傳感器PT100是鉗電阻溫度傳感器，使用于測量-60度-+400度之間的溫度，完全適用于機(jī)床的使用環(huán)境溫度5-45度。PT100在0度時電阻為100Q,隨著溫度的變化電阻成線性變化，大約是每攝氏度0.4Q。為了把PT100隨溫度變化的電阻轉(zhuǎn)換成電壓，即輸出12.5mA恒電流源共給PT100傳感器，在傳感器回路中產(chǎn)生5Mv/攝氏度線性輸入電壓。A/D傳感器把這個電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，程序周期地

21、讀入這些數(shù)字量，并將所讀的數(shù)字量，利用下面的公式計算出溫度值。溫度T攝氏度=（溫度數(shù)字量-0攝氏度偏置量）/1攝氏度數(shù)字量。其中：溫度數(shù)字量=存儲在NC-PLC接口IWxxx中的測量值；0攝氏度偏置量=在0攝氏度測出的數(shù)字量（此次取4000）;1攝氏度數(shù)字量=溫度每升高1攝氏度的數(shù)字量（此次取16）。PLC定時采樣溫度值，利用上式計算出溫度數(shù)字量并轉(zhuǎn)換為帶一位小數(shù)點的十進(jìn)制溫度值，然后計算出溫度補(bǔ)償參數(shù)Ko(T),tan6(T),周期性送到NCK刷新溫度補(bǔ)償參數(shù)MD=TEMP_COMP_SLOP。五、軟件設(shè)計：西門子溫度補(bǔ)償有三種類型供選擇:1、位置不相關(guān)型：Kx(T)=Ko(T)2、位置相關(guān)

22、性：Kx(T)=tanp(T)*(Px-Po)3、位置不相關(guān)和位置相關(guān)型：Kx(T)=Ko(T)+tanp(T)*(Px-Po)軟件設(shè)計選擇第二種類型，即雜一般溫度補(bǔ)償公式Kx(T)=Ko(T)+tanp(T)*(Px-Po)中取Ko(T)=0(忽略參考點出溫度影響)。PLC程序設(shè)計如下：OB23定時調(diào)用組織塊：用PT100RTD測量溫度并計算tan"直，傳送到NC刷新機(jī)床參數(shù)NETWORK1NETWORK1L0TMD196清除MW196和MW198LB#16#10TMW250/在MW250中裝入1攝氏度數(shù)字量=16LB#16#4000TMW252/0攝氏度偏置量=4000NETWO

23、RK2LIW500/軸采樣溫度值TMW200把采樣溫度數(shù)字量裝入MW200LIW200LIW252-I減去0攝氏度偏置量TMW198LMW250/I除以1攝氏度數(shù)字量TMW196LB#16#10*I余數(shù)乘以10LMW250/I/10*余數(shù)/16=一位小數(shù)點的數(shù)LMW196TMW196保存一位小數(shù)前的數(shù)，即溫度小數(shù)點*10L0TMW198刪除MW198的值LB#16#10NETWORK3AM78.4滿足啟動條件ANM78.1ANM78.2ANM78.3SM78.1設(shè)置傳送啟動CALLFC3,DB105IN0:=78.1傳送啟動IN1:=1傳誦數(shù)量IN2:DB103.TEMP_COMP_SLOP傳送到NC參數(shù)*I溫度整數(shù)值乘以10+