摘要 西门子840D数控系统不同于以前曾广泛应用的810T/M和840C等数控系统，它并没有提供专门的双向螺距误差补偿功能。通过对840D系统中的下垂补偿功能的分析研究，找到了一种方法，成功地解决了进行双向螺距误差补偿的问题。
关键词 数控系统 下垂补偿功能 双向螺距误差补偿
中图分类号 TG68 文献标识码 B
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，造成机械正反向传动误差的不一致，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，必要时要做双向坐标补偿，以达到坐标正反向运动误差的一致性。
一、西门子840D数控系统的补偿功能
西门子840D数控系统提供了多种补偿功能，供机床精度调整时选用。这些功能有：①温度补偿。②反向间隙补偿。③插补补偿，分为：螺距误差、测量系统误差补偿和下垂补偿（横梁下垂和工作台倾斜的多维交叉误差补偿）。④动态前馈控制（又称跟随误差补偿)。包括速度前馈控制和转矩前馈控制。⑤象限误差补偿（又称摩擦力补偿）。分为：常规（静态）象限误差补偿和神经网络（动态）象限误差补偿。⑥漂移补偿。⑦电子重量平衡补偿。
在西门子840D功能说明样本和资料中所列的众多补偿功能中，都没有明确指出该系统具有双向螺距误差补偿功能。但是在下垂补偿功能的描述中却指出，下垂补偿功能具有方向性。这样，如果下垂误差补偿功能，在基准轴和补偿轴定义为同一根轴时，就可能对该轴进行双向丝杠螺距误差补偿，由此提供了一个双向螺距误差补偿的依据。
二、840D下垂补偿功能的原理
1．下垂误差产生的原因
由于镗铣头的重量或镗杆的重量，造成相关轴的位置相对于移动部件产生倾斜，也就是说，一个轴（基准轴）由于自身的重量造成下垂，相对于另一个轴（补偿轴）的绝对位置产生了变化。
2．840D下垂补偿功能参数的分析
西门子840D数控系统的补偿功能，其补偿数据不是用机床数据描述，而是以参数变量，通过零件程序形式或通用启动文件（＿INI文件）形式来表达。描述如下：
(1)$AN＿CEC[t，N]：插补点N的补偿值，即基准轴的每个插补点对应于补偿轴的补偿值变量参数。
(2)$AN＿CEC＿INPUT＿AXIS[t]：定义基准轴的名称。
(3)$AN＿CEC＿OUTPUT＿AXIS[t]：定义对应辛瞻值的轴名称。
(4)$AN＿CEC＿STEP[t]：基准轴两插补点之间的距离。
(5)$AN＿CEC＿MIN[t]：基准轴补偿起始位置。
(6)$AN＿CEC＿MAX[t]：基准轴补偿终止位置。
(7)$AN＿CEC＿DIRECTION[t]：定义基准轴补偿方向。其中，$AN＿CEC＿ DIRECTION[t]=0：补偿值对基准轴的两个方向都有效；$AN＿CEC＿ DIRECTION[t]=1：补偿值只对基准轴的正方向有效，其负方向无补偿值；$AN＿CEC＿DIRECTION[t]=－1：补偿值只对基准轴的负方向有效，其正方向无补偿值。
(8)$AN＿CEC＿IS＿MODULO[t]：基准轴的补偿表模功能。
(9)$AN＿CEC＿MULTes BYJABLE [t]：基准轴的补偿表的相乘。这个功能允许任一补偿表可与另一补偿表相乘或该表自身相乘。
3．下垂补偿功能用于螺距误差或测量系统误差补偿时的定义方法
根据840D资料的描述，机床的一个轴，在同一补偿表中，既可以定义为基准轴，又可以定义为补偿轴。当基准轴和补偿轴同为一个轴时，可以利用下垂补偿功能对该轴进行螺距误差或测量系统误差补偿。从补偿变量参数＄AN＿CEC-DIRECTION[t]的描述中可以看出，由于下垂补偿功能补偿值具有方向性，所以，下垂补偿功能在用于补偿螺距误差或测量系统误差时，可以理解为在坐标轴两个方向上可以分别给予补偿。一个表应用于补偿轴的运行正方向，另一个表应用于补偿同一轴的运行负方向。nextpage
三、关于840D下垂误差补偿功能的机床关键数据说明
1.NC机床数据
MD 18342：补偿表的最大补偿点数，每个补偿表最大为2000插补补偿点数。
MD32710：激活补偿表。
MD32720：下垂补偿表在某点的补偿值总和的极限值，840DE（出口型）为1mm，840D（非出口型）为10mm。
2.设定机床数据
SD41300：下垂补偿赋值表有效。
SD41310：下垂补偿赋值表的加权因子。
由于这两个数据可以通过零件程序或PLC程序修改，所以一个轴由于各种因素造成的不同条件下的不同补偿值，可通过修改这两个数据来调整补偿值。
四、应用
下垂补偿功能应用于双向螺距误差补偿，其装载步骤与840D螺距误差补偿方法一样。
例1 正向补偿文件
％＿N＿NC＿CEC＿INI
CHANDATA(1)
$ANCEC[0，0]=0.000
$AN＿CEC[0，1]=0.000
$AN＿CEC[0，2]=0.000
$AN＿CEC[0，3]=0.000
$AN＿CEC[0，4]=0.000
$AN＿CEC[0，5]=0.000
$AN＿CEC[0，6]=0.000
$AN＿CEC[0，7]=0.000
……
$AN＿CEC[0，57]=0.000
$AN＿CEC[0，58]=0.000 以上定义补偿插补点的补偿值
$AN＿CEC＿INPUT AXIS[0]=(AX1） 定义基准轴
$AN＿CEC＿OUTPUT AXIS[0]=(AX1) 定义补偿轴
$AN＿CEC＿STEP[0]=50 定义补偿步距
$AN＿CEC＿MIN[0]＝－1450 定义补偿起点
$AN＿CEC＿MAX[0]=1450 定义补偿终点
$AN＿CEC＿DIRECTION[0]=1 定义补偿方向，正向补偿生效，负向无补偿
$AN＿CEC＿MULT BY＿TABLE[0]=0 定义补偿表相乘
$AN＿CEC＿IS＿MODULO[0]=0 定义补偿表模功能
例2 负向补偿文件
％＿N＿NC＿CEC＿INI
CHANDATA(1)
$AN＿CEC[1，0]=0.000
$AN＿CEC[1，l]=0.000
$AN＿CEC[1，2]=0.000
$AN＿CEC[1，3]=0.000
$AN＿CEC[1，4]=0.000
$AN＿CEC[1，5]=0.000
$AN＿CEC[1，6]=0.000
$AN＿CEC[1，7]=0.000
……
$AN＿CEC[1，57]=0.000
$AN＿CEC[1，58]=0.000 以上定义补偿插补点的补偿值
$AN＿CEC＿INPUT AXIS[1]=(AX1) 定义基准轴
$AN＿CEC＿OUTPUT AXIS[1]= (AX1) 定义补偿轴
$AN＿CEC＿STEP[1]=50 定义补偿步距
$AN＿CEC＿MIN[1]＝一1450 定义补偿起点
$AN＿CEC＿MAX[1]=1450 定义补偿终点
$AN＿CEC＿DIRECTION[1]＝－1 定义补偿方向，负向补偿生效，正向无补偿
$AN＿CEC＿MULT BY TABLE[1]=0 定义补偿表相乘
$AN＿CEC＿IS＿MODULO[1]=0 定义补偿表模功能
通过对840D/810D灵活多变的补偿变量的分析研究，不仅成功地进行了双向螺距误差补偿，而且下垂补偿功能还可以应用于横梁的下垂补偿、台面的倾斜补偿等方面。
