由于機(jī)械電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強(qiáng)的自動化加工裝備，已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)必不可少的現(xiàn)代化技術(shù)裝置。數(shù)控機(jī)床的定位精度是影響其高精度性能的一個重要方面，因而也是數(shù)控機(jī)床驗(yàn)收時的一個重要項(xiàng)目。利用數(shù)控系統(tǒng)的間隙補(bǔ)償功能進(jìn)行調(diào)整，可以大大提高數(shù)控機(jī)床的定位精度，而電氣控制系統(tǒng)不同，其定位精度的補(bǔ)償方法也不盡相同。

    臺達(dá)DVP-20PM是一款專用運(yùn)動控制型PLC，采用高速雙CPU結(jié)構(gòu)形式，利用獨(dú)立CPU處理運(yùn)動控制算法，可以很好地實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補(bǔ)控制等。

圖1 運(yùn)動控制器DVP-20PM00D

1  間隙檢測

    一般機(jī)床在出廠前都有各項(xiàng)性能指標(biāo)的測定過程，如利用激光干涉儀測定出相關(guān)參數(shù)。當(dāng)然也可以通過百分表、千分表或者扭簧表等簡易設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場測試，定出反向間隙的參考值。簡單地測試是否存在反向間隙的方法：從起點(diǎn) A 開始，沿虛線空程運(yùn)動到B 點(diǎn)，然后以B 點(diǎn)為起點(diǎn)切割一個整圓，如果B 點(diǎn)處存在封口不重合，可判斷X 軸機(jī)械傳動存在反向間隙。用20PM編寫一個測試程序如圖2和圖3。

    啟動運(yùn)動程序OX1，OX1里編寫兩個指令，一個正向行走，然后畫個整圓。

圖2 測試程序

圖3 測試程序

    下面是用軟件監(jiān)控，反映實(shí)際走的圖形，反映的是坐標(biāo)位置。從A點(diǎn)出發(fā)，到B點(diǎn)，然后從B點(diǎn)走個整圓到C點(diǎn)，在X軸沒有間隙的情況下，實(shí)際機(jī)械加工B點(diǎn)與C點(diǎn)完全重合，有間隙的情況下，會出現(xiàn)不能封口的現(xiàn)象。

圖4 軟件監(jiān)控界面

    在上面的測試中,初始狀態(tài)X軸間隙為0。中間X軸僅僅反向一次，所以能夠反映實(shí)際間隙。同樣的運(yùn)動對于Y軸，則反映不出間隙。

    反向間隙是從正向到反向或者由反向到正向的換向過程產(chǎn)生的，無論正向反向還是反向正向，對間隙的影響是相當(dāng)?shù)?。對于剛才這個測試初始狀態(tài)Y軸間隙為0，中間運(yùn)動過程Y軸反向二次，在兩次過程中其正向到反向間隙和反向到正向間隙抵消，所以即使曲線閉合，也不能說明沒有誤差，只不過誤差反映在整個形狀。

    如果需要測試Y軸誤差，同樣可設(shè)置一個程序，讓在初始狀態(tài)歸完原點(diǎn)的情況下，Y軸正向直走一距離，然后劃一整圓。程序如圖5。

圖5 測試Y軸誤差程序

圖6 坐標(biāo)值顯示界面

2   20PM間隙補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法

    2.1通過特定寄存器設(shè)置間隙補(bǔ)償值

    X軸D1817，Y軸D1897，Z軸D2077。

    需要注意的是這里的補(bǔ)償值是以脈沖為單位，且為單字。最大補(bǔ)償為+/-30000個脈沖。補(bǔ)償原理是：各軸在歸完原點(diǎn)后處于初始狀態(tài)。20PM內(nèi)部會檢測任意一次換向，20PM內(nèi)部會在換向之后，先行走補(bǔ)償脈沖，然后按目標(biāo)值執(zhí)行。但是需要注意的是這個補(bǔ)償值，在觀察當(dāng)前坐標(biāo)位置D1848，D1928，D2008里體現(xiàn)不了。可以通過觀察伺服，或步進(jìn)驅(qū)動實(shí)際接受脈沖來觀察換向補(bǔ)償?shù)奈恢茫蛘甙演敵鼋拥礁咚儆嫈?shù)觀察。

 2.2通過特殊指令實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能

    通過MOVC指令補(bǔ)償間隙的好處是應(yīng)用比較靈活，可在程序里任意位置插入直線補(bǔ)償。缺點(diǎn)是換向時需要自己判斷寫入。CNTC圓弧的圓心補(bǔ)償，可針對實(shí)際測出誤差，直接修改相應(yīng)參數(shù)，還可以在有些刀具磨損應(yīng)用中起作用，下面通過程序介紹應(yīng)用指令實(shí)現(xiàn)直線補(bǔ)償及圓弧圓心補(bǔ)償?shù)姆椒?。圖7中程序?qū)崿F(xiàn)了正向補(bǔ)償，反向不補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

圖7 正向補(bǔ)償，反向不補(bǔ)償程序

圖8圓心補(bǔ)償程序

    圖8中程序?qū)崿F(xiàn)了對圓心的補(bǔ)償功能。其運(yùn)行軌跡示意圖如圖9，圓（1）為未補(bǔ)償前所畫的圓弧圓（2）為補(bǔ)償X軸所畫出來的圓弧，圓（3）為補(bǔ)償Y軸所畫出來的圓弧，圓（4）為補(bǔ)償X，Y軸所畫出的圓弧。

圖9 運(yùn)行軌跡示意圖

3 結(jié)束語

    20PM的間隙補(bǔ)償、圓弧圓心補(bǔ)償功能滿足了客戶對于磨床等精密系統(tǒng)應(yīng)用的要求。