西門子 828D 系統數控機床的垂直度補償
2018-4-10 來源：四川信息職業技術學院 作者：范紹平
摘 要 ：機床在對工件進行加工的過程中，由于測量系統、力的傳遞過程中產生誤差、機床裝配工藝的影響，造成工件的輪廓會偏離理想幾何曲線，使加工產品質量下降。因而在機床出廠前，需要進行一定誤差補償。其中機床的垂直度誤差補償是機床誤差補償之一，通過西門子 828D 數控系統的補償功能來實現軸的垂直度誤差補償，滿足機床的精度要求。
關鍵詞 ： 數控機床 西門子 828D 系統 垂直度補償
某些數控機床的一個或兩個軸伸出時，一頭處于懸空狀態，這樣由于坐標軸的自重，會產生下垂現象。例如立臥鏜銑床的臥軸伸出較長時，由于立軸頭的重量，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）會由于自身的重量產生下垂，相對于另一個軸（補償軸）的絕對位置產生變化，為此要進行垂度補償。
1 、垂直度誤差補償分析
數控立臥鏜銑床，部件向 Z 軸正方向移動越遠，Z 軸橫臂彎曲就越大，越影響到 Y 軸負方向的坐標位置?？梢岳孟到y的垂度補償功能，補償坐標軸的下垂引起的位置誤差，當 Z 軸執行指令移動時，系統會在一個插補周期內計算Y軸上相應的補償值。
垂度補償與螺距補償不同，螺距補償是對單個的軸進行補償，坐標軸之間的補償相互獨立，互不影響；而垂度補償是“坐標軸之間的補償”，補償一個坐標軸的垂度，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系，基準軸作為輸入，由此軸決定補償點（插補點）的位置，補償軸作為輸出，計算得到的補償值加到它的位置調節器中。
具有兩個以上坐標軸的數控機床，一個坐標軸的垂度可能影響到其他幾個坐標軸，因此需要為基準軸定義幾個補償關系?；鶞瘦S與補償軸的補償關系稱為垂度補償表，由西門子 828D 系統規定的系統變量組成，以補償文件的形式存入內存中，文件頭為%-N-NC-CEC-INI。
2 、垂直度補償功能機床數據
為了編制垂度補償表，應當定義作為輸入的基準軸和作為輸出的補償軸，確定基準軸的坐標范圍，也就是補償位置的起點和終點。確定兩補償點之間的距離，以便計算垂度補償點數。還要給出基準軸的補償方向，如有必要還可以引入補償加權因子或補償的模功能。
828D 數控系統中，具有垂度誤差補償功能的關鍵機床數據 MD/SD 以及系統變量分析如下：
（1）MD18342：補償表的最大補償點數，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。也就是說系統對垂度補償值進行監控，若計算的總垂度補償值大于 MD32720 中設定的極限值，則產生 20124 的報警“補償值太高”，但程序不會被中斷，此時以設定的最大值作為補償值。系統還對補償值的變化進行監控，限制補償值的改變，當發生 20125 報警時，說明當前的補償值的變化太快，超過了 MD32730 設定的垂度補償值的最大變化量。
（4）SD41300：SD41300=1 下垂補償賦值表有效。
（5）SD41310：下垂補償賦值表的加權因子。
由于這兩個數據可以通過零件程序或 PLC 程序修改，所以一個軸由于各種因素造成的不同條件下的不同補償值可通過修改這兩個數據來調整。
3 、補償軸的補償變量參數
西門子 828D 數控系統的補償功能，其補償數據不是用機床數據來描述，而是以系統變量、通過零件程序形式或通用啟動文件（-INI 文件）形式來表達。描述如下：
（1）$AN¬-CEC[t，N]：（插補點 N 的補償值，即基準軸的每個插補點對應于補償軸的補償值變量參數。）
（2）$AN¬-CEC-INPUT-AXIS[t]：（定義基準軸的名稱）
（3）$AN¬-CEC-OUTPUT-AXIS[t]：（定義對應補償值的軸名稱）
（4）$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）$AN¬-CEC-DIRECTION[t]：（定義基準軸補償方向） 其中$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=0：補償值在基準軸的兩個方向有效；$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=1：補償值只在基準軸的正方向有效，基準軸的負方向無補償值；$AN¬-CEC-DIRECTION[t]=-1：補償值只在基準軸的負方向有效，基準軸的正方向無補償值。
（8）$AN¬-CEC-IS-MODULO[t]:（基準軸的補償帶模功能）
（9）$AN¬-CEC-MULT-BY-TABLE[t]：（基準軸的補償表的相乘表，這個功能允許任一補償表可與另一補償值或該表自身相乘）
4 、 垂直度的補償實例
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 軸作為補償軸，測得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 、結語
垂直度誤差會帶來輪廓誤差和位置誤差。垂直度誤差包括線對面的垂直度誤差與線對線的垂直度誤差，數控機床在加工過程中，各軸的垂直度誤差
都經過測試，滿足機床的設計精度，經過一段時間的使用，垂直度誤差超過設計精度時，就需要進行修正補償?？梢詤⒖急疚奶岢龅难a償方法，能夠從理論上消除垂直度誤差對點位、輪廓的影響。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
