摘要（yào）：介紹了法國COMAU URANE 25 V3型加工中心的結構特點，通過研究840D數（shù）控係（xì）統中軸同步的原理及作用，分析了設備自帶同步程序，詳細介紹整個軸同步過程。

     1. 機床（chuáng）簡介

    法（fǎ）國COMAU URANE 25 V3型加工中心（見圖1），控製係統是西門子840D數（shù）控係統（tǒng）、采用（yòng）Kessler的30 kW高（gāo）速電主軸，X/Y/Z三個直（zhí）線軸使用西門子直線電動機驅動，配備雙刀庫（kù）自動換刀，實現了機床高速加工。

     2. 機床結構特點

     進給軸控製刀具運動，使用雙直線電動（dòng）機的龍（lóng）門式框架結構，提高機床剛性，充分利用機床加工空間；回轉軸（A軸或B軸）用於（yú）工（gōng）件的回（huí）轉和（hé）擺（bǎi）動；C軸是高速電主軸，轉速為18 000~24 000 r/min。機床軸結構如圖2所示。與傳統滾珠絲杠傳動方式比較，采用（yòng）直線電動機的傳動（dòng）方式（shì）具有以下明（míng）顯優勢：

     （1）減少中間傳動環節，提高伺（sì）服（fú）係統動態（tài）響（xiǎng）應性能。
     （2）消除了機（jī）械（xiè）產生的傳動間隙和誤（wù）差，定位更準確。
     （3） 減少了（le）機械部件的摩擦，運動噪聲小。
     （4）能量消耗（hào）少，傳動效率高。

      直接驅動的直線軸與（yǔ）直接驅動的回轉軸相組合，使機床所有的（de）運動軸具有較高的動態性能和調節特性，從（cóng）而為高速度、高精度和（hé）高表麵質量加工提供了最佳條件。

     3. 軸同步的原理

    （1）軸同步的（de）起因：在機床實際加工中，X1/X2，Y1/Y2，Z1/Z2是各自作為一個軸參與編程動作。URANE 25型加（jiā）工中心的840D數控係統中，Y1/Y2 是使用的同一伺服驅動及光柵（shān）尺，消除了控製與反饋的誤差（chà），因（yīn）此不需要考慮Y1/Y2的運行差異。Z1/Z2軸的（de）控製方式與Y1/Y2相同，而（ér）X1/X2的控製方式是各自（zì）獨立控製（zhì）的，因此，不可避免的會出（chū）現偏差。圖3是一個刀架結構布（bù）置的示意圖（主軸C的軸向位（wèi）置），當數控（kòng）係統（tǒng）發出指令讓（ràng）主軸沿著X軸的方（fāng）向移動到某一位（wèi）置時，刀架理（lǐ）論的（de）垂直方向中心線與（yǔ）實際的中心線並（bìng）不一致 ，刀架出（chū）現了所謂（wèi）的扭曲現象。這時實際的中心線 X2－X1≠0 ，造（zào）成這種現象的原因主要有：①龍門框架式的機床結（jié）構，由於重力的作用，造成機械結構的變形。②X1軸和X2軸導軌（guǐ）與（yǔ）
刀（dāo）架的摩（mó）擦阻力不一樣，在機床高速移動時出現偏差。③X1軸和X2軸分別有各自的電動機和伺服驅動及光柵尺反饋裝（zhuāng）置，存（cún）在出現偏差的可能。

                           圖 1 

                          圖 2 

                                 圖 3
 

    為了（le）提高機床刀架的定（dìng）位準確，並（bìng）消除刀架的扭曲現象，可（kě）以通過在X1/X2間作一個補償，以保障X2－X1盡可能的等於零，以保障中心線的理論與實際位置盡可能的吻（wěn）合，我們把這（zhè）個補償的過程叫（jiào）做“軸同（tóng）步”。

    （2）同（tóng）步（bù）功能的實現：840D數（shù）控係統中可以選擇懸垂補償功能（sag compensation），係統中將X1軸定義（yì）為基準軸，X2軸是補償軸，因此（cǐ）實際上是相對於X1軸而對X2軸
的補償（偏差可正可負)。通過軸參數（shù）的配置、補償文件的執行，實現（xiàn）了補償功能。COMAU URANE係列機床在840D數控係統（tǒng）的基礎上，開發了一（yī）個名為CEP_GANT的程序，使整個軸同步的過程更加簡單便捷。

     選擇幾（jǐ）個坐標點（例如5個或6個，由參數（shù）MD18342定（dìng）義）的位置坐標實（shí）際值和電流（liú）值，根據這些坐標值和電（diàn）流值的大小，數控係統可以判斷出這些坐標位置的（de）誤差值和
導軌阻力的（de）大小，然後（hòu）對相應的坐標軸進行位置補償（cháng）。以下（xià）程序是COMAU URANE係列機床的軸同步程序（xù）及解讀（紅色文字）：

      4. 軸同步的應用

    （1）什麽情況需要軸同步？機床在初始安裝調試階段或更換X1、X2軸的導軌、電（diàn）動機、光柵尺後是必需要做軸（zhóu）同步的。我們考慮（lǜ）的主要是在設備正常使用中，如（rú）：X1或X2軸在機床正常循環時，出現伺服回路的報警：“軸跟隨誤差”、“輪廓監控”、“驅動（dòng）故障”等，往往會同時出現一些機床安全監控的報（bào）警（jǐng）。如果這（zhè）些報警可以直接“複位”，或者在機床（chuáng）斷電後消失，機（jī）床又（yòu）可以正常循環；並且（qiě）機床的機械部分正常，導（dǎo）軌的（de）潤滑是正常的,刀架移動是正常的等，即所有與X1和X2軸有關的機械部件（jiàn）狀態（tài）都是（shì）正常的（de），這個時候就可以考慮是否X1、X2的同步不好。兩種方法判（pàn）斷：①自動循環時（shí），觀察X1、X2的電（diàn）流（liú）值，正常情況下（xià），直線電動機的負（fù）載電流應<5%。②手動（dòng）將（jiāng）X軸移動到兩端（URANE 25型機床坐標是20、780），按（àn）下“急停”後，查看X1、X2軸坐標，差值最大應在20~30 μm（兩端總是相反方向）。如果出現上述之一，就需要對X1、X2重新進行同步。

    （2）軸同步的步（bù）驟：①因（yīn）是對X1、X2重新同步，首先需要取消X1和X2的s a g補償，修改參數PM32710 [0] = 0。② X1、X2補償取消：PM32700[0]=0。③按Reset健“//”或者選擇“激活參數”。④記（jì）錄同步前後電動機電流測量（見表（biǎo）1）。根據電流數據表（biǎo）設定的5個坐標點，移動X軸至（zhì）行程中各（gè）不同點，並記錄X1和（hé）X2軸各點的電流值（進入該（gāi）頁麵：診斷/維修/驅動維修，實（shí）際電流的（de）平均值）。⑤X1和X2同步前後測量（liàng）值差值（見（jiàn）表（biǎo）2）。根據位置數據表設定的5個坐標點，移（yí）動（dòng）X軸至行程（chéng）中各不同點。在每個位置，按“急（jí）停”鍵，
切斷軸（zhóu）電源，記錄X1和X2軸的位置。⑥計算X1－X2的差（chà）值並且將其輸入程序CEP_GANT.mpf（在文件Piéces / Calibres下麵），選擇並執行程序CEP_GANT.mpf（在在文件Pièces/Calibres下麵），係統提示窗口顯（xiǎn）示“Table active”，表示同步已執行完（wán）成。⑦重複（fù）④、⑤步，檢查補償後的（de）效果，如表1、表2所示。⑧激活X2的s a g補償：PM32700[0]= 1。⑨激活X1和X2軸的補償：PM32710[0]=1。

                            表 1

                               表 2

     5. 結語

     對COMAU URANE 25 V3型加工中心軸同步應用過程的解析，我們深入了解了840D係統的軸同步功能實現過程。並通過解讀COMAU的同步程序及整個同步的過程，掌握軸同（tóng）步的應用時機，對於處理COMAU同類型機床的（de）故障提供了（le）借鑒。當然，COMAU此（cǐ）類機床還有很多特有的功能，有待我們更進一步地探索研究。