立式加工中心机床的螺距误差补偿

【摘 要】由于机床丝杠在装配过程中存在误差，影响加工精度，机床配置的数控系统都具备螺距误差补偿功能，因此可以通过激光干涉仪来采集数据，对采集数据分析后，修改数控系统的相关参数，提高机床的定位精度，从而达到更好的加工效果。

【关键词】螺距误差补偿;激光干涉仪

0.引言

随着我国制造业的飞速发展，数控机床制造技术也在不断地发展，同时对数控机床的各项性能提出了越来越高的要求。机床的定位精度便成为了衡量机床性能的一项重要指标。机械结构当中不可避免的摩擦、间隙，以及装配误差成为了制约机床定位精度的主要因素。由此，数控系统的制造商开发出了螺距误差补偿功能，借此以消除或者削弱以上因素对机床定位精度的影响，从而达到更好的加工效果。发那科与西门子两大公司在这个领域表现得尤为出色，以下将对这两种数控系统的螺距误差补偿方法进行详细介绍。

1.发那科数控系统机床的误差补偿（以FANUC 0i-MD为例）

1.1基本概念

1.1.1补偿点的指定

各轴的补偿点的指定，可通过夹着参考点的补偿点编号指定(+)侧、(-)侧来进行。

机械的行程超过(+)侧、(-)侧所指定的范围时，有关超出的范围，不进行螺距误差补偿（补偿量全都成为0）。

1.1.2补偿点号

补偿点数，在螺距误差设定画面上提供有共计1024 点，从0 到1023。通过参数将该编号任意分配给各轴。

另外，螺距误差设定画面中，在最靠近负侧的补偿号前，显示该轴的名称。

1.1.3补偿点的间隔

螺距误差补偿的补偿点为等间隔，在参数中为每个轴设定该间隔。

螺距误差补偿点的间隔有最小值限制，通过下式确定。

螺距误差补偿点间隔的最小值＝最大进给速度（快速移动速度）÷7500

1.2相关参数

(1)1851 每个轴的反向间隙补偿量。

(2)1852 每个轴的快速移动时的反向间隙补偿量。

(3)3620 每个轴的参考点的螺距误差补偿点号。

(4)3621 每个轴的最靠近负侧的螺距误差补偿点号。

(5)3622 每个轴的最靠近正侧的螺距误差补偿点号。

(6)3623 每个轴的螺距误差补偿倍率。

(7)3624 每个轴的螺距误差补偿点间隔。

注：以上参数中3620，3621，3622，3624修改后需要切断电源并重新上电才生效，其余参数修改后复位即可生效。

1.3操作方法（以X轴行程为850mm的丝杠为例，全长采集20个数据）

1.3.1连接激光干涉仪

1.3.2设置参数

(1)1851，1852都设置为0，确保第一次数据采集时反向间隙为0。

(2)3620设置为1，表示X轴的补偿值以补偿数据表中的第1号为参考点。

(3)3621设置为1，表示X轴的补偿值从补偿数据表的第1号开始。

(4)3622设置为21，由于全长一共补偿20个数据，且从螺补数据表中的第1号开始，所以此参数设置为21。

(5)3623设置为1，表示补偿值的倍率为1倍，实际补偿值=补偿值*补偿倍率。

(6)3624设置为42.500，全长为850mm，共补偿20个数据，850/20=42.5。

(7)将螺距误差设定画面（进入方法：system键扩展键螺补）所有值都设置为0。

1.3.3运行螺距补偿程序并通过激光干涉仪采集数据，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

1.3.4调试人员对激光干涉仪采集的数据进行分析得出补偿数据，并将补偿数据输入数控系统。

(1)将反向间隙输入参数1851与1852中，数值单位为1/1000mm。

(2)在螺距误差设定画面（进入方法：system键扩展键螺补）输入补偿值，每一点的补偿值为该点的实际偏差与前一点实际偏差的差值，注意：实际补偿值=输入补偿值*补偿倍率。

(3)将机床复位。

1.3.5再次运行螺补程序验证补偿结果是否合乎要求。

2.西门子数控系统机床的误差补偿（以SIMENS 828D为例）

2.1相关参数

(1)32450 反向间隙补偿值。

(2)32700 螺距误差补偿生效。

注：以上参数修改后需要复位才可以生效。

2.2操作方法（以X轴行程为850mm的丝杠为例，全长采集10个数据）

2.2.1连接激光干涉仪

2.2.2正确设置参数

(1)将32450设置为0，确保第一次数据采集时反向间隙为0。

(2)将32700设置为0，并按下复位键。

(3)编辑补偿文件，补偿文件的存储位置为：菜单选择调试系统数据NC数据NC生效数据测量系统误差补偿。编辑后补偿文件内容如下：

$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表示补偿间隔为85mm。

$AA_ENC_COMP_MIN[0,AX1]=0表述补偿数据的起始位置为X=0。

$AA_ENC_COMP_MAX[0,AX1]=850表示补偿数据的终止位置为X=850。

$AA_ENC_COMP_IS_MODULO[0,AX1]=0表示补（下转第70页）（上接第38页）偿轴为直线轴。

(4)将补偿文件复制到零件程序目录下，并在自动方式下运行AX1_EEC.MPF 程序。

(5)将将32700设置为1，然后重启系统，返回参考点后补偿值生效。

2.2.3运行螺距补偿程序并通过激光干涉仪采集数据，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

G4F5

CC:G0 G91 X-85

G4 F5

R2=R2+1

IF R2

R3=R3+1

G4 F5

IF R3

M02

2.2.4调试人员对激光干涉仪采集的数据进行分析得出补偿数据，并将补偿数据输入数控系统。

(1)将反向间隙输入参数32450中，数值单位为1/1000mm。

(2)将32700设置为0，并按下复位键。

(3)编辑补偿文件，将激光干涉仪采集的数据输入到相对应的补偿文件中。

(4)在自动方式下运行AX1_EEC.MPF 程序。

(5)将将32700设置为1，然后重启系统，返回参考点后补偿值生效。

2.2.5再次运行螺补程序验证补偿结果是否合乎要求。

3.总结

虽然数控系统的螺距误差补偿功能可以在一定程度下削弱装配误差对机床定位精度的影响，但先进的机械设计与合理的装配工艺才是影响机床加工精度的决定因素。因此，当螺距误差较大的时候，还是首先要进行机械维修，将螺距误差控制在一个比较小的范围后在进行螺距误差补偿，以达到精益求精的效果。

【参考文献】

［1］FANUC 0iMD参数手册.FANUC 公司.2010.

［2］828D简明调试手册.西门子公司.2011.

［3］EN_Training manual 828D Commissioning.西门子公司.2011.