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重要方面，因而也是數(shù)控機(jī)床驗收時的一個重要項目。利用數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補償功能進(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，簡單介紹數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補償?shù)姆椒ā?
螺距誤差補償這項工作應(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定位精度的影響。另外，進(jìn)行螺距誤差補償時應(yīng)使用高精度的檢測儀器(如激光干涉儀)，這樣可以先測量再補償，補償后再測量，并按照相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn) (如VDI3441、JIS6330、GB10931-89等)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直到達(dá)到機(jī)床對定位精度的要求范圍。
機(jī)床的螺距誤差補償功能包括線性軸和旋轉(zhuǎn)軸兩種方式，分別可以對直線軸和旋轉(zhuǎn)工作臺的定位精度進(jìn)行補償。但有一點需要注意，就是在補償旋轉(zhuǎn)軸時應(yīng)注意：在0° ～360°之間各補償點的補償值總和應(yīng)為0，以使0°和360°的絕對位置保持一致，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，螺距誤差補償功能的實現(xiàn)方法又有增量型和絕對型之分。所謂補償就是指通過特定方法對機(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償軸上相領(lǐng)兩上補償點間的誤差差值為依據(jù)來進(jìn)行補償，而絕對型是指以被補償軸上各個補償點的絕對誤差值為依據(jù)來進(jìn)行補償。
FANUC-0數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補償功能是一種增量型補償方法，F(xiàn)ANUC-0數(shù)控系統(tǒng)與螺距誤差補償功能有關(guān)的參數(shù)如下：
PML2和PML1的組合決定誤差補償倍率，它對X、Y、Z和第四軸有效。
PML2S和PML1S的含義與PML2和PML1相同，它對第5、第6軸有效。設(shè)定的補償值乘以此倍率即 為應(yīng)補償?shù)恼`差值。
| PML2(S) |
PML1(S) |
補償倍率 |
| 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軸的反向間隙補償量，其設(shè)定范圍為0～2550(檢測單位)
| 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軸的各螺距誤差補償點間的距離 。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)考點必須是一個補償點，PECORGX、PECORGY、PE CORGZ和PECORG4～PECORG6依次為X、Y、Z和第4～第6軸的螺距誤差補償零點的編號。
FANUC-0M系統(tǒng)規(guī)定各第一號補償點應(yīng)在各軸負(fù)方向最遠(yuǎn)端，即補償點的編號從最負(fù)端開始，逐一向正方向編號。各補償點補償值的設(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)床參考點設(shè)在0mm處。設(shè)定螺距誤差補償基準(zhǔn)點編號為20(即參數(shù)1000=20，也就是說設(shè)定機(jī)床參考點在參數(shù)1021處)，螺距誤差補償間隔為100mm(即參數(shù)712=100000)，補償倍率為1(即參數(shù)11位0=0,11位1=0)。
在機(jī)床行程負(fù)方向補償點號為：
螺距誤差補償點基準(zhǔn)編號-(機(jī)床在負(fù)方向行程/螺距誤差補償間隔)+1=20-(1000/100)+1=11
在機(jī)床行程正方向補償點號為：
螺距誤差補償點基準(zhǔn)編號+(機(jī)床在正方向行程/螺距誤差補償間隔)+1=20+(0/100)+1=21
機(jī)床坐標(biāo)與補償點號對應(yīng)關(guān)系如下：
機(jī)床坐標(biāo)mm - 1000 - 900 - 800 ～ - 300 - 200 - 100 0
補償點號 1011 1012 1013 ～ 1018 1019 1020 1021
如果各點誤差值如下：
-1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
-3 -5 -2 0 2 3 1 4 2 -1 0
則各點補償值如下：
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)的螺距誤差補償功能也是一種增量型補償方法，其補償方法與FANUC-0 數(shù)控系統(tǒng)略有不同。FANUC-0系統(tǒng)只能進(jìn)行單方向補償，而SIEMENS-880系統(tǒng)可以按運行方向進(jìn)行雙向補償，兩個方向的補償參數(shù)分別設(shè)定。 FANUC-0系統(tǒng)的補償倍率為1、2、4、8，各點補償值范圍為-7～+7，故各點可補償?shù)恼`差范圍為-56～+56μm，各點可不同；而 SIEMENS-880系統(tǒng)的補償倍率(即補償當(dāng)量)為0～100，但各點要么不補，要么補一個正的當(dāng)量，要么補一個負(fù)的當(dāng)量，故各點可補償?shù)恼`差范圍為 -100～+100μm，但補償當(dāng)量在同一軸內(nèi)必須相同。
SIEMENS-880數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補償功能相關(guān)參數(shù)只有在電源重開及參考點返回之后才能生效，具體參數(shù)含義如下：(*代表各軸軸號，0：X軸，1：Y軸，2：Z軸，等等)
NC MD220*背隙補償值。設(shè)定范圍：-255～+255μm。
NCMD316*正方向補償指針，設(shè)定范圍：0～249(第一伺服CPU)指針是機(jī)械坐標(biāo)參考點 對應(yīng)的補償點位置。
NC MD320*負(fù)方向補償指針，設(shè)定范圍：0～249(第一伺服CPU)
NC MD324*兩個螺距誤差補償點間距，設(shè)定范圍：0～32000μm。
NC MD328*補償當(dāng)量，即倍率，設(shè)定范圍：0～100。
NC MD6000～6999螺距誤差補償點，具體分布如下：
6000～6249第一個伺服CPU的各軸。
6250～6499第二個伺服CPU的各軸。
6500～6749第三個伺服CPU的各軸。
6750～6999第四個伺服CPU的各軸。
| MD No. |
|
| 6000 |
補償點4
Yes/No +/- |
補償點3
Yes/No +/- |
補償點2
Yes/No +/- |
補償點1
Yes/No +/- |
| 6001 |
補償點8
Yes/No +/- |
補償點7
Yes/No +/- |
補償點6
Yes/No +/- |
補償點5
Yes/No +/- |
| 6002 |
補償點12
Yes/No +/- |
補償點11
Yes/No +/- |
補償點10
Yes/No +/- |
補償點9
Yes/No +/- | |
| : |
| 6248 |
補償點996
Yes/No +/- |
補償點995
Yes/No +/- |
補償點994
Yes/No +/- |
補償點993
Yes/No +/- |
| 6249 |
補償點1000
Yes/No +/- |
補償點999
Yes/No +/- |
補償點998
Yes/No +/- |
補償點997
Yes/No +/- | |
表中： -=0 +=1 No=0 Yes=1
每一個機(jī)床參數(shù)有8位，每兩位是一個補償點，所以每個參數(shù)可以設(shè)定四個補償點，控制器內(nèi)部規(guī)定只有最右邊的點(位0和位1)能夠被設(shè)定為參考點。例如：如果機(jī)床某一軸的參考點被設(shè)定在793號補償點，則參考點對應(yīng)的機(jī)床參數(shù)號=6000+(793-1)/4=6198 ，即機(jī)床參考點下在機(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)床參考點的補償值必須為0，其它點的補償以參考點為依據(jù)。例：某機(jī)床X軸(線性軸)行程為-35 到205mm，機(jī)床參考點設(shè)在0mm處，補償點間的距離為10mm，補償當(dāng)量為1μm。則在機(jī)床行程負(fù)方向補償點個數(shù)為3，在機(jī)床行程正方向補償點個數(shù)為 20，加上參考點共24個。機(jī)床補償參數(shù)設(shè)定如下：
NC MD3160=1
NC MD3200=1(正反方向補償曲線重合)
NC MD3240=10000
NC MD3280=1
機(jī)床坐標(biāo)與補償點號對應(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)螺距誤差補償采用絕對型補償方法，可以通過執(zhí)行程序來設(shè)定補償數(shù)據(jù)，方法直觀但操作步驟比較繁瑣。 MITSUBISHI數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補償可以通過參數(shù)設(shè)置來選擇使用增量型還是絕對型補償方法，具體補償方法可參照MITSUBISHI系統(tǒng)說明書。
