西門子840D精度調（diào）整與補償應用
2018-5-10 來源：中航飛機股份有限公司西安飛（fēi）機分公司（sī）設備（bèi）5 作者：譚樂誌
摘要：本（běn）文介紹了西門子840D數控係統常見精（jīng）度調整與補償的方法及其在數控機床（chuáng）維修實踐中的應用。
1. 換向角（jiǎo）調整
（1）換（huàn）向角。數控機床更換同步電動機後，電動機磁場的零點和編碼器的零點（diǎn）常常不一致（zhì），兩者相差一定的角度，導致電動機運行不平穩，嚴（yán）重時甚至無法啟動。西門子840D數控（kòng）係統提供了同步電動機的換向角（又稱同步角、整流角）的調整功能，可以通過相關坐標軸電動機驅動參數來調整（zhěng）換向角（jiǎo）使（shǐ）兩者一致。
（2）應用實例。某五（wǔ）坐標加工中（zhōng）心更（gèng）換A軸同步電動機後，電動機功率增大，需要調整換向角，方法如下：①將（jiāng）A軸的驅動參數P1011.12設為1，然後執行N C-R E S E T，進行係統重啟。②係統重（chóng）啟完成後將參數P1017設定為（wéi）1，然後加（jiā）坐標軸使（shǐ）能，在J O G方式下點動一下A軸，使A軸運動，A軸同步電動機開始（shǐ）自適應，自適應完成後840D數（shù）控係統自動調整好換向角，並自動記錄到參數P1016裏，同（tóng）時參數P1017自動變成0（該步驟完成後係統會出現（xiàn）300799號報（bào）警，忽略該報警即可）。③保存驅動參數並執行NC-RESET進行（háng）係統重啟，重啟完成後修改的驅動參數才生效，換向角調（diào）整（zhěng）完（wán）成。注意一般要執行換向角調整操作兩次，兩次自動調整（zhěng）的換向角結果（參數P1016 中的數值）變化範圍不超過5°為合格。
2. 零點偏置調整
（ 1 ） 零 點（diǎn） 偏 置 。 西 門 子8 4 0 D 數控（kòng）係統中的參考（kǎo）點偏移量參數是M D34090，可以在裏麵人為（wéi）設定機床原點（diǎn）的偏（piān）移量（liàng）。當機床實際的坐標位置與所想要的坐標位置有偏差時，可以在此參數裏進（jìn）行補償，設置MD34090（新）＝MD34090（舊）+實際的坐標位置與理想的坐（zuò）標位置的偏差。注意，MD34090參數（shù）更改後（hòu）需要（yào）係統斷電（diàn）重（chóng）啟、機床軸回零後才能生效（xiào）。
（２）應用實例。某（mǒu）加工（gōng）中心，Z軸光柵尺故障，更換完光柵（shān）尺後，刀庫自動換（huàn）刀時發出響聲，發生撞刀故障。原因是更換了Z軸光柵尺，Z軸零點位置和以前（qián）有偏（piān）差，致使換刀時刀臂中心線與主（zhǔ）軸裝刀孔中心線不在同一水平麵上，導致撞（zhuàng）刀現象發生。維（wéi）修時首先用百分表檢（jiǎn）測出刀（dāo）臂中心線與主軸裝刀孔中心（xīn）線（xiàn）相差（chà）2.1mm，如圖1所示。將Z軸零點偏（piān）置參數MD34090由原來的（de）0改成2.1後，故障修複。
3. 同步軸調整
（1）同（tóng）步軸。龍門移動式機床（chuáng）的龍門驅動屬於雙軸（zhóu）驅動，例如定義龍門移動為X軸，實際上X軸（zhóu）是由X1和X2兩個軸構成的，一個是主動軸，一（yī）個是同步軸（也叫 從 動 軸 ） 。 對 X 軸 的 運 動 指令、編程指令是針對主動軸的，同（tóng）步軸跟隨主（zhǔ）動（dòng）軸同步運動。西 門 子 8 4 0 D 數 控 係 統（tǒng） 中M D 3 7 1 0 0 龍門同步軸開關的設置（以X軸為例）為（wéi）：設定X1的M D37100＝1（龍門同步（bù）組1的主動軸），即定義X1軸為主動軸；設（shè）定X2的MD37100＝11（龍門同（tóng）步組1的同步軸），即定義X2軸為（wéi）同步軸。
（2）應用實例。某數控鏜銑床，JOG方式（shì）下X軸（zhóu）可以運（yùn）動，但是橫梁（即Y軸）移動就出現報警，報（bào）警內容為龍門超差。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（mén）橫梁（liáng）Y軸（zhóu）的主動軸Y1和（hé）同步軸Y2不同步了，兩者之間距離太大而超出允差帶。維修時需要重新調整Y1和Y2的相對位（wèi）置使兩者平衡，首先用百分表測量橫梁扭曲程度，百分表（biǎo）固定在主軸上（shàng），表針壓在直尺上，在X軸負（fù）向端點將百分表置零，JOG方式下移動X軸向正向（xiàng）運動（dòng），測出X軸正（zhèng）向端點百分表讀數值1.3mm，說明Y1軸和Y2軸相差1.3mm，即橫梁（liáng）中心線偏差1.3mm，如圖2所示。
維修時首（shǒu）先將Y1和Y2的MD37100都改成0，將Y1和Y2的同步關係取消，使Y1和Y2成為兩（liǎng）個單獨的坐標軸。JOG方式下（xià）將Y2在原位（wèi）置基礎上開動1.3mm，使得橫梁中心線水平。因為Y2開動（dòng）了1.3mm，所以需要修（xiū）改Y2的零點偏（piān）置MD34090參數，將MD34090裏的數值改成：新值＝舊（jiù）值+1.3。將Y1和Y2的M D37100改回原值，恢複兩者之（zhī）間的主動軸、同步軸關係。最後斷電重啟坐標回零後，橫梁運（yùn）動平穩（wěn），橫梁扭曲故障排除。
4. 反向間隙補償
（1）反向間（jiān）隙。由於（yú）螺母結構本（běn）身（shēn）的間隙及（jí）其受（shòu）軸（zhóu）向載荷後的彈性變形，滾動絲杠螺母機構存在軸向間（jiān）隙，該軸向間隙在絲杠反向轉動時表現為絲杠轉動一定角度，而螺母未移動，形成了（le）反向間隙。
（2）應用實例（lì）。某三坐標數控銑床，機床在加（jiā）工（gōng）零件（jiàn）時（shí）出現X、Y坐標尺（chǐ）寸正常，但是Z向誤差過大，造成零件超差。測量機床Z軸（zhóu）的反向間隙，在手脈（手搖脈衝發生器）進給方式下移動機床，利用（yòng）百分表測量指令值與（yǔ）實（shí）際（jì）運動距離是（shì）否（fǒu）一致（zhì），發現當Z軸首次反向運動時，實際運動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）控係統的補償範圍（wéi）內，將機床參數MD32450由原來的0.05改成0.14後，Z向加工尺寸超差問題解決。
5. 刀具矢（shǐ）量補償
（1）刀具矢量。在（zài）五坐標運行過程中，對於刀具在空間的定位是（shì）靠矢量的組合來處（chù）理的。在維修實（shí）踐中，可以利用840D數（shù）控係統的矢量補償功能來彌補因旋（xuán）轉坐標回轉精度不好而造成的加工精（jīng）度差的問題。在（zài）840D數控（kòng）係統中由機床參數“MD24550 $MC_TRAFO5_BA S E_TO O L_N”來（lái）具體完成該（gāi）補償功能，該參數有3個分（fèn）量，分別對（duì）應刀具底部到旋轉中心的矢量在（zài）X、Y和Z坐標3個方向的分矢量。
（2）應用實例。某五坐標數控機床在進（jìn）行三坐標（biāo）加工（gōng）時正（zhèng）常，在五坐標加（jiā）工時零件尺寸超差。需要對C軸的（de）回轉精（jīng）度進行檢查：A、C軸回零，然後加上（shàng）五坐標指令，將百分表打在Y方向（xiàng）心棒的母線上，旋轉C軸一周，百分表檢測的最大偏移值為±0.10mm，如圖3所示。說明C軸的回轉中心和主軸的回轉中心（xīn）不重合，C坐標的精（jīng）度超差從而造成了零件外型尺寸超差。在參數MD24550中進行補償（Y軸方向），補償（cháng）值為0.05mm。補償後進行檢驗的結果表明，精度滿足實際（jì）加工要求。
6. 結語（yǔ）
熟練運用數控係統的各種精度（dù）調整（zhěng）和（hé）補償，可以有效改善數控（kòng）機（jī）床定位精度和加工精度，快速修複因加工零件尺寸超差等原（yuán）因造成的機床精度（dù）故障。
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