840D系统补偿功能汇总.docx

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840D系统补偿功能汇总

840D系统补偿功能汇总

数控机床的的几何精度，定位精度一方面受到机械加工母机的精度限制，另一方面更受到机床的材料和机械安装工艺的限制，往往不能够达到设计精度要求。

而要在以上诸多方面来提高数控机床的几何精度，定位精度需要投入大量的人力物力。

在机械很难提高精度的情况下，通过数控电气补偿能够使数控机床达到设计精度。

一、反向间隙补偿

机床反向间隙误差是指由于机床传动链中机械间隙的存在，机床执行件在运动过程中，从正向运动变为反向运动时，执行件的运动量与目标值存在的误差，最后反映为叠加至工件上的加工精度。

机床反向间隙是机床传动链中各传动单元的间隙综合，如电机与联轴器的间隙，齿轮箱中齿轮间隙，齿轮与齿条间隙，滚珠丝杠螺母副与机床运动部件贴合面的间隙等等。

反向间隙直接影响到数控机床的定位精度和重复定位精度。

在半闭环下，由伺服电机编码器作为位置环反馈信号。

机械间隙无法由编码器检测到，在机械调整到最佳状态下需要进行反向间隙补偿。

在全闭环下，直线轴一般采用光栅尺作为位置环反馈信号，旋转轴一般采用外接编码器或圆光栅作为位置环反馈信号。

由于是直接检测运动部件的实际位移，理论上讲全闭环下无反向间隙。

但是由于光栅尺或圆光栅本身精度的限制和安装工艺的限制等等，使得全闭环下也具有“反向间隙”，这在激光干涉仪下能很明显看出来，一般在0.01mm左右。

西门子840D数控系统反向间隙补偿的方法如下：

测得反向间隙值后在轴机床数据输入反向差值，单位为mm。

MD32450BACKLASH[0]

MD32450BACKLASH[1]

其中[0]为半闭环，[1]为全闭环。

输入后按下Reset键，回参考点后补偿生效。

可以在诊断→服务显示→轴调整→绝对补偿值测量系统中看到补偿效果。

反向间隙补偿能够在较大程度上提高数控机床的定位精度、重复定位精度，但是它的值是固定的，不能适用于机床的整个行程，这就需要另一种电气补偿手段，螺距误差补偿。

两者结合能使数控机床达到较高的定位精度和重复定位精度。

二、螺距误差补偿

重型数控机床的传动机构，一般为滚珠丝杠传动或齿轮齿条传动。

受到制造精度的影响丝杠上的螺距和齿条齿轮的齿距都有微小的误差，对于半闭环数控机床，这将直接影响其定位精度与重复定位精度。

而对于全闭环，由于受到光栅尺自身的精度，光栅尺安装的直线度、挠度的影响也会产生“螺距误差”。

西门子840D数控系统螺距误差补偿原理如下图所示：

$AA_ENC_COMP_STEP补偿间隔为100mm

$AA_ENC_COMP_MIN补偿起点为100mm

$AA_ENC_COMP_MAX补偿终点为1200mm

MD:

MM_ENC_COMP_MAX_POINTS补偿点总数为12

下面以齐二机床厂TK6926型控落地镗的主轴箱Y轴（第2轴）为例来说明西门子840D数控系统螺距误差补偿的操作步骤：

主轴箱Y轴为全闭环，行程5500mm，我们设置补偿间隔500mm，起始点为-5500mm，终点为0mm。

（1）设定轴螺距补偿点数

修改轴参数38000MM_ENC_COMP_MAX_POINTS[1]=20

注意：

修改此参数会引使系统在下次上电时重新分配NCK内存，导致数据丢失，因此在NCKReset前，应先做好NC数据备份（包括补偿数据）。

（2）生成并修改补偿表

将NC数据回传后，系统自动生成螺距误差补偿文件。

在服务→数据管理→NC-生效-数据→测量系统误差补偿→测量系统误差补偿-轴2。

将此文件复制到NC数据保存XX.MDN文件夹中，文件名变为AX2_EEC.INI。

按下input键打开该文件夹，将激光干涉仪测量的误差值写入文件中，并保存。

如下表所示：

CHANDATA

（1）

$AA_ENC_COMP[1,0,AX2]=-0.179

$AA_ENC_COMP[1,1,AX2]=-0.146

$AA_ENC_COMP[1,2,AX2]=-0.128

$AA_ENC_COMP[1,3,AX2]=-0.111

$AA_ENC_COMP[1,4,AX2]=-0.099

$AA_ENC_COMP[1,5,AX2]=-0.082

$AA_ENC_COMP[1,6,AX2]=-0.065

$AA_ENC_COMP[1,7,AX2]=-0.05

$AA_ENC_COMP[1,8,AX2]=-0.039

$AA_ENC_COMP[1,9,AX2]=-0.023

$AA_ENC_COMP[1,10,AX2]=-0.014

$AA_ENC_COMP[1,11,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,12,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,13,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,14,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,15,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,16,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,17,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,18,AX2]=0

$AA_ENC_COMP[1,19,AX2]=0

$AA_ENC_COMP_STEP[1,AX2]=500

$AA_ENC_COMP_MIN[1,AX2]=-5500

$AA_ENC_COMP_MAX[1,AX2]=0

$AA_ENC_COMP_IS_MODULO[1,AX2]=0

M17

（3）导入补偿数据INI文件至系统

先设定参数32700ENC_COMP_ENABLE[1]=0（关闭螺距误差补偿使能，否侧数据被保护无法装载）。

然后将AX2_EEC.INI文件装载至NC系统。

（4）补偿数据生效

设定32700ENC_COMP_ENABLE[1]=1，NCKReset，轴返回参考点后，新的螺距补偿值生效。

可以在诊断→服务显示→轴调整→绝对补偿值测量系统2中看到补偿效果。

数控机床螺距误差补偿时需要注意问题：

1在全闭环下，进行螺距误差补偿前，应将光栅尺钢带校准，光栅尺盒校直，一般全长在0.1mm以内。

如果光栅尺盒未校准，激光干涉仪检测的曲线往往是交叉或平行漂移的。

2要充分考虑环境对机床和检测仪器的影响，如温度，风速等。

大型数控机床往往由于环境的变化精度也随之变化。

三、垂度补偿（交叉补偿）

在大型数控机床，由于机床自身的结构及其刚性，在重力等自然因素下，机床悬垂轴的平行度，垂直度往往不能达到机床的设计精度。

如数控落地镗床主轴箱滑枕、镗杆与主轴箱垂直移动的垂直度，大型数控龙门铣床的溜板移动对工作台面的平行度，大跨度立车垂直刀架移动对工作台面的平行度。

以上误差虽然在机械制造工艺上能够改善但是一般也都很难达到理想状态，尤其是对高精度的数控机床。

垂度补偿能够使此种误差得以修正，并达到机床的设计精度。

  西门子840D数控系统垂度补偿原理与螺距误差补偿相似，其补偿原理和系统变量、设定数据和机床参数如下图所示：

系统变形量意义如下：

●$AN_CEC[,]（补偿点为补偿表号为[]）

●$AN_CEC_INPUT_AXIS[]（基准轴）

●$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[]（补偿轴）

●$AN_CEC_STEP[]（两插补点之间的距离）

●$AN_CEC_MIN[]（起点位置）

●$AN_CEC_MAX[]（终点位置）

●$AN_CEC_DIRECTION[]（补偿方向）其中：

$AN_CEC_DIRECTION[t]=0：

补偿值在基准轴的两个方向有效。

$AN_CEC_DIRECTION[t]=1：

补偿值只在基准轴的正方向有效。

$AN_CEC_DIRECTION[t]=-1：

补偿值只在基准轴的负方向有效。

●$AN_CEC_IS_MODULO[t]：

基准轴的补偿带模功能。

●$AN_CEC_MULT_BY_TABLE[t]：

基准轴的补偿表的相乘表。

设定数据意义如下：

SD41300$SN_CEC_TABLE_ENABLE[]垂度补偿赋值表有效。

SD41310$SN_CEC_TABLE_WEIGHT[]垂度补偿赋值表加权因子。

机床参数意义如下：

MD18342$MN_MM_CEC_MAX_POINTS[]：

补偿表的最大补偿点数。

MD32710$MA_CEC_ENABLE：

激活补偿表。

MD32720$MA_CEC_MAX_SUM：

垂度补偿补偿值总和的极限值。

下面以齐二机床厂TK6920型控落地镗的镗杆Z轴（第3轴）和主轴箱Y轴（第2轴）为例来说明西门子840D数控系统垂度误差补偿的操作步骤：

其中Z轴为基准轴，Y轴为补偿轴。

Z轴行程1200mm我们设置补偿间隔为30mm，补偿起点为-1200mm，终点为0mm，需要设置总补偿点数为41个点。

1）设定垂度补偿的补偿点数

修改机床参数MD18342$MN_MM_CEC_MAX_POINTS[0]=41

注意：

修改此参数会引使系统在下次上电时重新分配NCK内存，导致数据丢失，因此在NCKReset前，应先做好NC数据备份（包括补偿数据）。

（2）生成并修改补偿表

将NC数据回传后，系统自动生成垂度误差补偿文件。

在服务→数据管理→NC-生效-数据→垂度/斜度的补偿。

将此文件复制到NC数据保存XX.MDN文件夹中，文件名变为NC_CEC.INI。

按下input键打开该文件夹，将所测得的误差值写入文件中，并保存。

如下表所示：

CHANDATA

（1）

$AN_CEC[0,0]=-0.18

$AN_CEC[0,1]=-0.17

$AN_CEC[0,2]=-0.165

$AN_CEC[0,3]=-0.16

$AN_CEC[0,4]=-0.15

$AN_CEC[0,5]=-0.145

$AN_CEC[0,6]=-0.14

$AN_CEC[0,7]=-0.135

$AN_CEC[0,8]=-0.13

$AN_CEC[0,9]=-0.129

$AN_CEC[0,10]=-0.126

$AN_CEC[0,11]=-0.125

$AN_CEC[0,12]=-0.12

$AN_CEC[0,13]=-0.115

$AN_CEC[0,14]=-0.11

$AN_CEC[0,15]=-0.1

$AN_CEC[0,16]=-0.09

$AN_CEC[0,17]=-0.08

$AN_CEC[0,18]=-0.075

$AN_CEC[0,19]=-0.04

$AN_CEC[0,20]=-0.03

$AN_CEC[0,21]=-0.025

$AN_CEC[0,22]=-0.02

$AN_CEC[0,23]=-0.01

$AN_CEC[0,24]=0

$AN_CEC[0,25]=0

$AN_CEC[0,26]=0

$AN_CEC[0,27]=0

$AN_CEC[0,28]=0

$AN_CEC[0,29]=0

$AN_CEC[0,30]=0

$AN_CEC[0,31]=0

$AN_CEC[0,32]=0

$AN_CEC[0,33]=0

$AN_CEC[0,34]=0

$AN_CEC[0,35]=0

$AN_CEC[0,36]=0

$AN_CEC[0,37]=0

$AN_CEC[0,38]=0

$AN_CEC[0,39]=0

$AN_CEC_INPUT_AXIS[0]=（AX3）

$AN_CEC_OUTPUT_AXIS[0]=（