摘要：由于机械电子技术的飞速发展，数控机床做为一种高精度、高效率、稳定性强的自动化加工装备，已经成为机械行业必不可少的现代化技术装置。利用数控系统的螺距误差补偿功能进行调整，可以大大提高数控机床的定位精度。西门子SINUMERIK 840D数控系统是西门子公司最新推出的全闭环数控系统,已经在机械加工行业已经获得了最为广泛的应用。
关键词：数控；加工；高精度；补偿
一、背景介绍
我公司目前拥有多西门子SINUMERIK 840D系统的数控机床。日常加工以大型铸钢件为主，工件硬度高，机床消耗和磨损较大，机床精度每过一段时间就会出现偏差。因此，我们需要定期通过对数控系统进行精度调整，从而保证其有效加工精度。
下面我们以精工工厂GIMAX 180落地镗铣加工中心X轴为例，对螺距误差补偿进行研究与探索。
二、实施过程
（一） 螺距误差补偿的原理
由于机床丝杠在制造、安装和调整等方面的误差，以及磨损等原因，造成机械实际进给值与给定信号值的不一致，导致零件加工精度不稳定。因此必须定期对机床坐标精度进行补偿。
在补偿的时候，在机床的运行轨道上取若干点，（一般取30个点，取的点越多，补偿精度越高）通过激光干涉仪测得机床的实际定位位置，与设定定位位置进行比较，得出便宜距离，并将其写入补偿文件中。机床在下次运行时，降会把补偿文件的数据也计算在内。从而达到精度要求。
（二） 840D补偿功能几个关键机床数据的说明
机床在出厂前，需进行螺距误差补偿（LEC）。螺距误差补偿是按轴进行的，与其有关的轴参数只有两个：
(1) MD38000 最大补偿点数。
(2) MD32700 螺距误差使能：0 禁止，可以写补偿值；1 使能，补偿文件写保护
并且螺距误差补偿是在该轴返回参考点后才生效的。
（三） 补偿的方法
(1) 修改MD38000：由于该参数系统初始值为0，故而应根据需要先设此参数。
修改此参数，会引起NCK 内存重新分配，会丢失数据。因此，应先备份好数据（包括零件程序，R 参数，刀具参数，尤其是驱动数据）。
(2) 用PCIN 将补偿数据作为文件，传至计算机中，并利用计算机编辑该文件，输入补偿值。
(3) 设MD32700 =0，将修改过的补偿文件用PCIN 送入系统或作为零件程序执行一次。
(4) 设MD32700 =1，NCK Reset，轴回参考点后，新补偿值应生效。
（主菜单 “Diagnostics” “Service Display” “Service Axis”可以看到）
（四）补偿的数控机床程序与说明
GIMAX 180 X轴全长11米，我们共取22个采样点，即每500毫米一个点，不包括起点，全长共采样22次。
在使用英国雷尼绍（RENISHAW）公司生产的激光干涉仪ML40,,其有效测距可达40米。在进行误差检测时，需要相关的机床程序配合。在检测每一个定位点时，都需要机床有一定的暂停时间，从而可以有效的检测到这点的定位位置，一般取3秒。我们使用的是银川新瑞长城机床有限公司的激光干涉仪，因使用年限较长，设备老化，为了准确起见，我们采样时间取8秒。同样，在进行换向点（起始点和终止点）测量时，需要一定的越程量，才能保证取到这点的数值，一般要求取10mm，我们根据实际情况，取10mm。
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1 主程序
N010 G54G90G0X-10 X轴负向取10mm的越程量
N020 G4F8 暂停8秒，采样
N030 X0 X轴回到起始点
N040 G4F8 采样
N050 XSUB11 P21 调用子程序XSUB11，共调用21次，即X轴正向走完全长
N060 G91X10 到终点后，再次越程10mm
N070 G4 F8 暂停8秒，采样最后一个点
N080 G91X-10 退回到终点
N090 G4F8 暂停8秒，再次采样
N100 XSUB12 P21 调用子程序XSUB12，共调用21次，即X轴负向走完全长
2 子程序
XSUB11
N010 G0G91X500 X轴正方向，每一步长500mm
N020 G4F8 走完500mm，暂停8秒，采样
N030 M17 返回程序顶端，直到循环次数（21次）执行完成
螺补的方法有两种：
方法一：
1 系统自动生成补偿文件；
2将补偿文件传入计算机；
3在PC 机上编辑并输入补偿值；
4 将补偿文件再传入系统。
过程如下：
1) 首先利用准备好的调试电缆将计算机和系统连接起来；
2) 从WINDOWS 的“开始”中找到通讯工具软件WinPCIN，并启动；
3) WinPCIN 中选择“文本”通讯方式；然后选择接收数据；
4) 进入系统的通讯画面，设定相应的通讯参数，然后用键盘的光标键选择“数据…”，并选择其中的“丝杠误差补偿”，按菜单键“读出”启动数据传输；
5) 按照预定的最小位置，最大位置和测量间隔移动要进行补偿的坐标；
6) 用激光干涉仪测试每一点的误差；
7) 将误差值编辑在刚刚传出的补偿文件中；
%_N_AXIS 1_EEC_INI
$AA_ENC_COMP[0,0,AX1]= 0.024
……
$AA_ENC_COMP[0,20,AX1]=-0.009
$AA_ENC_COMP[0,21,AX1]=-0.004 0到21为取22个点，并输入补偿值
$AA_ENC_COMP_STEP[0,AX1]=500.0 定义补偿步距
$AA_ENC_COMP_MIN[0,AX1] =500.0 定义补偿起点
$AA_ENC_COMP_MAX[0,AX1] =10500.0 定义补偿终点
$AA_ENC_COMP_IS_MODULO[0,AX1]=0 定义表模功能
M17
8) 将编辑好的补偿文件载传回系统中
9) 设定轴参数 MD32700 = 1，然后返回参考点。补偿值生效；
方法二：
1系统自动生成补偿文件；
2将补偿文件格式改为加工程序；
3 通过OP 单元将补偿值输进该程序；
运行该零件程序既可将补偿值写入系统。
过程如下：
1) 同方法一，将补偿文件由840D 传道计算机上；
2)编辑补偿文件，修改文件头和文件尾（见下面的例子），将补偿文件该为加工程序格式：
3) 将修改过的文件在传回 840D 中。这时在加工程序的目录中就可以看到名为“BUCHANG”的加工程序；
4) 用激光干涉仪测试每一点的误差；
5) 将误差值编辑在加工程序“BUCHANG”中；
6) 按软菜单键“执行”选择加工程序“BUCHANG”。840D 进入“自动方式”，然后按机床面板上的“NC 启动”键，执行加程序“BUCHANG”后补偿值存入840D 系统中；
7) 设定轴参数 MD32700 = 1，然后返回参考点。补偿值生效；
其补偿程序同方法一
三、结论
结果表明，补偿结果完全符合现代化加工对精度的要求。
通过对840D数控系统灵活多变的补偿变量的研究与实践，使我们的工作效率得到了有效的提高。西门子SINUMERIK 840D数控系统功能非常强大，我们只是掌握了其中的很少一部分功能。在以后的工作中，我们会继续加强学习，不断创新，使得这套数控系统发挥出最大的作用。
参考文献：
[1]西门子840D系统下垂补偿功能的应用《设备维修与管理》月刊 20016年第四期
[2] 西门子840D系统补偿功能的应用 轻松数控网 20016年7月
论文作者:赵阳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：误差论文; 螺距论文; 文件论文; 机床论文; 程序论文; 加工论文; 精度论文; 《电力设备》2018年第17期论文;