西門子840D精度調(diào)整與補(bǔ)償應(yīng)用
2018-5-10 來源：中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司設(shè)備5 作者：譚樂志
摘要：本文介紹了西門子840D數(shù)控系統(tǒng)常見精度調(diào)整與補(bǔ)償?shù)姆椒捌湓跀?shù)控機(jī)床維修實(shí)踐中的應(yīng)用。
1. 換向角調(diào)整
（1）換向角。數(shù)控機(jī)床更換同步電動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的零點(diǎn)和編碼器的零點(diǎn)常常不一致，兩者相差一定的角度，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)甚至無法啟動(dòng)。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)提供了同步電動(dòng)機(jī)的換向角（又稱同步角、整流角）的調(diào)整功能，可以通過相關(guān)坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)來調(diào)整換向角使兩者一致。
（2）應(yīng)用實(shí)例。某五坐標(biāo)加工中心更換A軸同步電動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)機(jī)功率增大，需要調(diào)整換向角，方法如下：①將A軸的驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1011.12設(shè)為1，然后執(zhí)行N C-R E S E T，進(jìn)行系統(tǒng)重啟。②系統(tǒng)重啟完成后將參數(shù)P1017設(shè)定為1，然后加坐標(biāo)軸使能，在J O G方式下點(diǎn)動(dòng)一下A軸，使A軸運(yùn)動(dòng)，A軸同步電動(dòng)機(jī)開始自適應(yīng)，自適應(yīng)完成后840D數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整好換向角，并自動(dòng)記錄到參數(shù)P1016里，同時(shí)參數(shù)P1017自動(dòng)變成0（該步驟完成后系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)300799號(hào)報(bào)警，忽略該報(bào)警即可）。③保存驅(qū)動(dòng)參數(shù)并執(zhí)行NC-RESET進(jìn)行系統(tǒng)重啟，重啟完成后修改的驅(qū)動(dòng)參數(shù)才生效，換向角調(diào)整完成。注意一般要執(zhí)行換向角調(diào)整操作兩次，兩次自動(dòng)調(diào)整的換向角結(jié)果（參數(shù)P1016 中的數(shù)值）變化范圍不超過5°為合格。
2. 零點(diǎn)偏置調(diào)整
（ 1 ） 零 點(diǎn) 偏 置 。 西 門 子8 4 0 D 數(shù)控系統(tǒng)中的參考點(diǎn)偏移量參數(shù)是M D34090，可以在里面人為設(shè)定機(jī)床原點(diǎn)的偏移量。當(dāng)機(jī)床實(shí)際的坐標(biāo)位置與所想要的坐標(biāo)位置有偏差時(shí)，可以在此參數(shù)里進(jìn)行補(bǔ)償，設(shè)置MD34090（新）＝MD34090（舊）+實(shí)際的坐標(biāo)位置與理想的坐標(biāo)位置的偏差。注意，MD34090參數(shù)更改后需要系統(tǒng)斷電重啟、機(jī)床軸回零后才能生效。
（２）應(yīng)用實(shí)例。某加工中心，Z軸光柵尺故障，更換完光柵尺后，刀庫(kù)自動(dòng)換刀時(shí)發(fā)出響聲，發(fā)生撞刀故障。原因是更換了Z軸光柵尺，Z軸零點(diǎn)位置和以前有偏差，致使換刀時(shí)刀臂中心線與主軸裝刀孔中心線不在同一水平面上，導(dǎo)致撞刀現(xiàn)象發(fā)生。維修時(shí)首先用百分表檢測(cè)出刀臂中心線與主軸裝刀孔中心線相差2.1mm，如圖1所示。將Z軸零點(diǎn)偏置參數(shù)MD34090由原來的0改成2.1后，故障修復(fù)。
3. 同步軸調(diào)整
（1）同步軸。龍門移動(dòng)式機(jī)床的龍門驅(qū)動(dòng)屬于雙軸驅(qū)動(dòng)，例如定義龍門移動(dòng)為X軸，實(shí)際上X軸是由X1和X2兩個(gè)軸構(gòu)成的，一個(gè)是主動(dòng)軸，一個(gè)是同步軸（也叫 從 動(dòng) 軸 ） 。 對(duì) X 軸 的 運(yùn) 動(dòng) 指令、編程指令是針對(duì)主動(dòng)軸的，同步軸跟隨主動(dòng)軸同步運(yùn)動(dòng)。西 門 子 8 4 0 D 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中M D 3 7 1 0 0 龍門同步軸開關(guān)的設(shè)置（以X軸為例）為：設(shè)定X1的M D37100＝1（龍門同步組1的主動(dòng)軸），即定義X1軸為主動(dòng)軸；設(shè)定X2的MD37100＝11（龍門同步組1的同步軸），即定義X2軸為同步軸。
（2）應(yīng)用實(shí)例。某數(shù)控鏜銑床，JOG方式下X軸可以運(yùn)動(dòng)，但是橫梁（即Y軸）移動(dòng)就出現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警內(nèi)容為龍門超差。分析原因是橫梁扭曲超出極限值，即橫梁中心線不水平了，龍門軸扭了，也就是龍門橫梁Y軸的主動(dòng)軸Y1和同步軸Y2不同步了，兩者之間距離太大而超出允差帶。維修時(shí)需要重新調(diào)整Y1和Y2的相對(duì)位置使兩者平衡，首先用百分表測(cè)量橫梁扭曲程度，百分表固定在主軸上，表針壓在直尺上，在X軸負(fù)向端點(diǎn)將百分表置零，JOG方式下移動(dòng)X軸向正向運(yùn)動(dòng)，測(cè)出X軸正向端點(diǎn)百分表讀數(shù)值1.3mm，說明Y1軸和Y2軸相差1.3mm，即橫梁中心線偏差1.3mm，如圖2所示。
維修時(shí)首先將Y1和Y2的MD37100都改成0，將Y1和Y2的同步關(guān)系取消，使Y1和Y2成為兩個(gè)單獨(dú)的坐標(biāo)軸。JOG方式下將Y2在原位置基礎(chǔ)上開動(dòng)1.3mm，使得橫梁中心線水平。因?yàn)?/font>Y2開動(dòng)了1.3mm，所以需要修改Y2的零點(diǎn)偏置MD34090參數(shù)，將MD34090里的數(shù)值改成：新值＝舊值+1.3。將Y1和Y2的M D37100改回原值，恢復(fù)兩者之間的主動(dòng)軸、同步軸關(guān)系。最后斷電重啟坐標(biāo)回零后，橫梁運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，橫梁扭曲故障排除。
4. 反向間隙補(bǔ)償
（1）反向間隙。由于螺母結(jié)構(gòu)本身的間隙及其受軸向載荷后的彈性變形，滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)存在軸向間隙，該軸向間隙在絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)表現(xiàn)為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，而螺母未移動(dòng)，形成了反向間隙。
（2）應(yīng)用實(shí)例。某三坐標(biāo)數(shù)控銑床，機(jī)床在加工零件時(shí)出現(xiàn)X、Y坐標(biāo)尺寸正常，但是Z向誤差過大，造成零件超差。測(cè)量機(jī)床Z軸的反向間隙，在手脈（手搖脈沖發(fā)生器）進(jìn)給方式下移動(dòng)機(jī)床，利用百分表測(cè)量指令值與實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離是否一致，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Z軸首次反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離比正常指令值少0.09mm左右，說明存在反向間隙，該反向間隙在數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償范圍內(nèi)，將機(jī)床參數(shù)MD32450由原來的0.05改成0.14后，Z向加工尺寸超差問題解決。
5. 刀具矢量補(bǔ)償
（1）刀具矢量。在五坐標(biāo)運(yùn)行過程中，對(duì)于刀具在空間的定位是靠矢量的組合來處理的。在維修實(shí)踐中，可以利用840D數(shù)控系統(tǒng)的矢量補(bǔ)償功能來彌補(bǔ)因旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)回轉(zhuǎn)精度不好而造成的加工精度差的問題。在840D數(shù)控系統(tǒng)中由機(jī)床參數(shù)“MD24550 $MC_TRAFO5_BA S E_TO O L_N”來具體完成該補(bǔ)償功能，該參數(shù)有3個(gè)分量，分別對(duì)應(yīng)刀具底部到旋轉(zhuǎn)中心的矢量在X、Y和Z坐標(biāo)3個(gè)方向的分矢量。
（2）應(yīng)用實(shí)例。某五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行三坐標(biāo)加工時(shí)正常，在五坐標(biāo)加工時(shí)零件尺寸超差。需要對(duì)C軸的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行檢查：A、C軸回零，然后加上五坐標(biāo)指令，將百分表打在Y方向心棒的母線上，旋轉(zhuǎn)C軸一周，百分表檢測(cè)的最大偏移值為±0.10mm，如圖3所示。說明C軸的回轉(zhuǎn)中心和主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合，C坐標(biāo)的精度超差從而造成了零件外型尺寸超差。在參數(shù)MD24550中進(jìn)行補(bǔ)償（Y軸方向），補(bǔ)償值為0.05mm。補(bǔ)償后進(jìn)行檢驗(yàn)的結(jié)果表明，精度滿足實(shí)際加工要求。
6. 結(jié)語
熟練運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)的各種精度調(diào)整和補(bǔ)償，可以有效改善數(shù)控機(jī)床定位精度和加工精度，快速修復(fù)因加工零件尺寸超差等原因造成的機(jī)床精度故障。
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