西門（mén）子 828D 係統數控機床的垂直（zhí）度補（bǔ）償
2018-4-10 來（lái）源：四川信（xìn）息職業技術學院 作者：範紹平
摘 要 ：機床在對工件進行加工的過程中，由於（yú）測量係統、力的傳遞（dì）過程中產生誤差（chà）、機床裝配工藝的影響（xiǎng），造成工件的輪廓會（huì）偏離理（lǐ）想幾何曲線，使加工產品質量下降。因而在機床（chuáng）出廠前，需要進行一定誤差補償。其中機（jī）床的垂直度誤（wù）差補償是機床誤差補償（cháng）之一，通過西門（mén）子 828D 數控係統（tǒng）的補償功能來實現軸的垂直度誤（wù）差補償，滿足機床的精度要求。
關（guān）鍵（jiàn）詞 ： 數控機床 西門子 828D 係統 垂直度補償
某些數控機床的一個或兩個軸伸出時（shí），一頭處於懸空狀態，這樣由於坐標軸的自重，會產（chǎn）生下垂現象。例如立臥鏜銑床的臥軸伸出較長時，由於立軸頭的重量，臥軸會產生一定的下垂變形，影響到機床的加工精度。也就是說，一個軸（基準軸）會由於自身的重量產生下垂，相對於另一個軸（補償軸）的絕對位置產生變（biàn）化，為此要進行（háng）垂度補償（cháng）。
1 、垂直度誤差（chà）補償分析
數控（kòng）立臥（wò）鏜銑床，部件向 Z 軸正方向移動越遠，Z 軸橫臂（bì）彎曲就越大，越影響到 Y 軸負（fù）方向（xiàng）的坐標位置。可以利用係統的垂度補償功能，補償坐標軸的下垂引起的位置誤差，當 Z 軸（zhóu）執行指令移動時，係統會在一個插（chā）補周期內計算Y軸上相應的補償值。
垂度補償與螺距補償不同，螺距（jù）補償（cháng）是（shì）對單個的軸進行補（bǔ）償，坐標軸之間的補償相互獨立，互不影響；而垂度補償是“坐標軸之間（jiān）的補償”，補償一（yī）個坐標軸的垂度，會影響到另外的坐標軸。
通常把變形坐標軸稱為“基準軸”，受影響的軸稱為“補償軸”，把一個基準軸和一個補償軸定義為一種補償關係，基準軸作為輸入，由此軸決定補償點（插補點）的位置，補償軸（zhóu）作（zuò）為輸出，計算得到的補償值加到（dào）它的位置調節器中。
具有兩（liǎng）個以上坐標軸的（de）數控機床，一個坐標軸的垂度可能影響到其他幾（jǐ）個坐標軸，因此需要為基準軸定（dìng）義幾個補（bǔ）償關係。基準軸與補償軸的（de）補償關係稱（chēng）為垂（chuí）度補償表，由西門子 828D 係統規定的係統變量組成，以補償文（wén）件的形式存入內（nèi）存中，文件頭為%-N-NC-CEC-INI。
2 、垂直度補償功能（néng）機床數據
為了編製（zhì）垂度補償表，應當定（dìng）義（yì）作為輸入的基準軸（zhóu）和作為輸出的補償軸，確定基準軸的坐標範圍，也就是補償位置的起點和終點。確定兩（liǎng）補償點之間的距（jù）離，以便計算（suàn）垂度補償點數。還要給出基準（zhǔn）軸的補償方向，如有必要還可以引入補償加（jiā）權因子或補償的模功能。
828D 數控係（xì）統中，具有垂度誤差補償功能的關鍵機床數據 MD/SD 以及係統變量分析如下：
（1）MD18342：補償表的最大補（bǔ）償（cháng）點數，每個補償表最大為 2000 插補補償點數。
（2）MD32710：激活補償表。
（3）MD32720：下垂補償表在某點的補償值總和的極限值。
828D（出口型）為 1 mm；828D（非出口型）為 10 mm。也就是說係統對垂度補償值進行監控，若計算的總垂度（dù）補償值大於（yú） MD32720 中設定的極限值，則產生 20124 的報警“補（bǔ）償值太高”，但程序不會被中斷，此時以設定的最大值作為補償值。係統還（hái）對補償值的（de）變化進行監控，限製補償值的改變，當發生 20125 報警時，說（shuō）明當前的補（bǔ）償值的變化太快，超（chāo）過了 MD32730 設定的（de）垂度補（bǔ）償值的最大變化量（liàng）。
（4）SD41300：SD41300=1 下垂補（bǔ）償賦值表有效。
（5）SD41310：下（xià）垂（chuí）補償賦值表的（de）加權因子（zǐ）。
由於這兩個數據可以通過零件程（chéng）序或 PLC 程序修改，所（suǒ）以一個軸由於各（gè）種因素造成的不同條件（jiàn）下的（de）不同補償值可通過修（xiū）改這（zhè）兩個數據來調整（zhěng）。
3 、補償軸的補償變量參數
西（xī）門子（zǐ） 828D 數控係統的（de）補償功能，其補償數（shù）據不是用機床（chuáng）數據來描述，而是以係統變（biàn）量、通過零件程序形式或通用（yòng）啟動（dòng）文件（-INI 文件）形式來（lái）表達。描述如下：
（1）$AN¬-CEC[t，N]：（插補點 N 的補償值，即基準軸的每個插補點（diǎn）對應（yīng）於補償軸的補償值變量參數。）
（2）$AN¬-CEC-INPUT-AXIS[t]：（定義（yì）基準軸的名稱）
（3）$AN¬-CEC-OUTPUT-AXIS[t]：（定義對應（yīng）補償值的軸名稱（chēng））
（4）$AN¬-CEC-STEP[t]：（基準軸兩補償點之間的距離）
（5）$AN¬-CEC-MIN[t]:（基準軸補償的起（qǐ）始位置）
（6）$AN¬-CEC-MAX[t]（基準軸補償的終止位置）
（7）$AN¬-CEC-DIRECTION[t]：（定義基準（zhǔn）軸補（bǔ）償方向） 其（qí）中$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=0：補償值在基準軸的兩個方（fāng）向有效；$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=1：補償值隻（zhī）在基準軸的正方（fāng）向有效，基準軸的負方向無補償值；$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=-1：補償值隻在基準軸的負方向有效，基準（zhǔn）軸的正方向無補償值。
（8）$AN¬-CEC-IS-MODULO[t]:（基準軸的補償帶模功能（néng））
（9）$AN¬-CEC-MULT-BY-TABLE[t]：（基準軸的補（bǔ）償表的相乘表，這個功能（néng）允許任一補償表可與另一補償值或該表自身（shēn）相乘）
4 、 垂直度的補償實例（lì）
表1所示是一個補償的實例。Z軸的位置變化，影響 Y 軸的實際坐標位置，Z 軸作為基準軸，Y 軸作（zuò）為補償軸，測得（dé）的補償值填入補償表中，垂度補償必須返回參考點才能有效。
表 1 垂度補償的實例
5 、結（jié）語
垂直度誤差會帶來輪廓誤差和位置誤差（chà）。垂直度誤差包括線對麵的垂直度誤（wù）差（chà）與（yǔ）線對線的（de）垂直度誤差，數控機床在加工過程中，各軸的垂（chuí）直度誤差
都經過測試，滿足機床的設計精度，經過一段時間的（de）使用，垂（chuí）直度誤差超過設計精度時（shí），就需要進行修正補償。可以參考本文提出的補償方法，能夠從理論上消（xiāo）除（chú）垂直度誤差對點位、輪廓的影響。
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