浅谈西门子840D系统螺距补偿在维修中的运用

（中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂，四川 成 都 6 10100）

我公司机加工车间目前有六台配置SINUMERIK 840D系统的各类型数控机床，其中有两台大型数控定梁龙门镗铣床是我公司于2001年购置并投入使用的，数控机床的运用，极大的提高了我公司的加工品质和效率，为我公司的发展壮大做出了不小的贡献。由于我公司日常加工件以大型铸钢件为主，且大部分系粗加工和半精加工，工件硬度高，机床消耗和磨损较大，机械链接部分会产生间隙,从而造成在加工过程中,工件的轮廓偏离理想的几何曲线，导致加工工件产品品质的下降。特别是在加工大型的工件时，由于温度和机械力的影响，使的加工精度损失更为严重。只有通过定期对数控系统进行精度调整，才能有效保证其加工精度。另外，通过精度调整，也能极早的发现机床存在的电气和机械方面的故障，将故障消除在萌芽状态，最大化的提高设备的使用寿命和工作效率。

下面以我公司机加工车间的北京第一机床厂2001年生产的数控定梁龙门镗铣床XHA2430×80 Y轴为例，对螺距误差补偿在维修工作中的应用加以探讨和摸索。

1 数控机床调整前概况

近期，操作者反应数控定梁龙门镗铣床XHA2430×80 Y轴在加工过程中频繁出现静止误差、轮廓监控、主轴使能被复位等报警，且加工出来的工件表面粗糙增高，品质受到很大影响，特别是在利用加长附件镗铣头加工压缩机体滑道时，故障报警引起停机，容易造成铣头栽刀，损坏滑道现象，造成工件报废情况。维修人员到现场检查调试发现，Y轴在运动过程中轴向有轻微窜动现象，当慢速移动时，换向瞬间Y轴溜板有较大抖动。首先，电气人员，对Y轴运行数据进行了监测，无异常；接着对电机、驱动模块、控制模块、电缆插头、接线进行了检查，没有发现异常。初步判断可能是Y轴在使用过程中，由于测量系统和力的传递过程中会产生误差和机床自身磨损，造成机械实际进给值与给定信号值的不一致，导致工件加工精度不稳定，另外反向间隙增大也是应该考虑的一个原因。

2 利用激光干涉仪对机床Y轴的螺距误差精度进行检测

利用激光干涉仪对机床Y轴的螺距误差精度进行检测，通过数据判断故障原因，并根据需要做出相应的维修方案调整。首先我们考虑利用检测数据，在电气上调整系统相关参数，看能否解决机床故障。螺距补偿的过程如下：

（1）架设激光干涉仪。我公司使用的是RENISHAW(雷尼绍)激光干涉仪；

（2）备份机床现在的NC和PLC程序，还有机床重要的加工程序和参数；

（3）编制逻辑误差补偿数控机床Y轴的移动运行轨迹程序；

在程序编制过程中要考虑Y轴的正负行程，明确检测范围，确定检测的点数和步长。该机床Y轴的工作行程范围为+890 mm到-3 710 mm之间，我们取230 mm为检测步长，那么我们的检测点数为（890+3 710）/230=20个，综合计算结果，我们编制程序如下：

当程序编制结束以后，应该试运行一下，看各个点位和步长是否正确。该程序可以通过外部计算机编制完成以后上传系统，也可以在系统中直接编制。如果考虑经常要使用逻辑补偿，那么可以将该程序存在工系统件程序中，方便以后使用。

（4）在系统中自动生成补偿文件。

自动生成补偿文件过程如下：在系统主界面，点击服务→移动光标到“NC-生效-数据”→选择测量系统误差补偿→测量系统误差补偿轴2（X轴为轴1，Y轴为轴2，Z轴为轴3）→点击数据管理→复制→工件→粘贴。将系统产生的补偿文件传出，在PC机上编辑并输入补偿值，经过编辑，按照需要将编辑过的补偿文件传入系统[1]。

（5）在这里要用到两个西门子840D系统的两个轴参数。

MD38000最大补偿点数：修改此参数，会引起NCK内存重新分配，会丢失数据，所以要求必须先做好第二步，备份好机床的重要数据。原则上我们不要轻易改动这个参数。MD32700螺距误差补偿：0为螺距补偿不生效，允许修改补偿文件，1为螺距补偿生效，不允许修改补偿文件[2]。

（6）将MD32700置0，在PC机将补偿文件中的补偿值全部清零，再将补偿文件传入系统，将补偿文件作为加工程序执行一次，将原有机床的螺距补偿值清除。要设定系统参数，只有当该轴返回参考点后才能生效。所以将MD32700置1，NCK复位，机床重启，回参考点[2]。

（7）利用激光干涉仪对机床Y轴现在的螺距误差精度进行检测，会得出相应的补偿数据。从测量结果中也不难看出，机床的反向间隙偏大，将机床Y轴反向间隙参数MD32450进行相应的调整。再将补偿文件按最新检测值进行补偿值编辑，设定MD32700=0，将修改过的补偿文件做为工件程序再执行一次。设定MD32700=1，NCK复位，机床重启，轴回参考点后，新补偿值生效[3]。

（8）当补偿、调整完成后，装夹工件试切，工件粗糙度有所改善，但是Y轴轴向窜动，Y轴溜板换向瞬间抖动现象依然没有消除。电气上的参数调整并没有解决问题，现在可以明确机床Y轴机械部分存在问题，打开溜板护罩，反复来回移动Y轴一段距离，发现丝杠在轴移动换向时，有明显的相对于丝杠支座的位移现象，这就是造成轴溜板换向瞬间抖动的直接原因。维修钳工检查发现，丝杠相对于支座的端面并紧螺母螺扣损坏,无法锁紧四杠，所以在换向时丝杠窜动。拆下螺母进行修复，完成并紧丝杠，通电试运行，丝杠换向正常，溜板平稳。

（9）由于对丝杠进行了调整，为了保证丝杠的螺距误差精度，需要再次利用激光干涉仪对机床Y轴现在的螺距误差精度进行检测。重复6、7步骤，对Y轴再次进行精度检测，将新的螺距补偿数据输入系统，并对反向间隙做出相应调整。最后机床重启，轴回参考点后，新补偿值生效。

3 结束语

通过工件试切和一段时间的观察，机床的故障现象完全解决，系统运行正常。在维修过程中，我们利用激光干涉仪对机床的相关精度进行了检测，快捷的判断出了机床故障原因，提高了维修的工作效率，同时最新补偿结果也保证了机床精加工的精度要求。螺距补偿已经在我公司多台840D数控系统的日常维护和精度保障上的到广泛的应用。我们建议，有条件的企业都应该定期使用激光干涉仪对数控机床的精度进行调整，保证机床的最佳工作精度，一方面能有效控制所生产的产品品质，另一方面也能提前发现机床所存在的缺陷，及时维护保养提高机床设备的使用寿命。

最后结论，搞维修工作，就必须学无止境，勇于摸索、创新，总结经验教训，开拓思维，灵活有效的利用各种新型的检测仪器、仪表，与时具进才能适应不断发展的数控机床的维修工作需要。本文作者仅在此抛砖引玉，借此机会和各位维修同仁一起探讨、学习。

[1]西门子自动化驱动集团.西门子840D简明调试手册[K].西门子自动化驱动集团，2004.

[2]西门子自动化驱动集团.SINUMERIK 810/840D维修与调整[K].西门子自动化驱动集团，2007.

[3]钟丙林.机床故障判断学[K].北京机械工业出版社，1998.

[4]武友德.数控设备故障诊断与维修技术[K].北京化学工业出版社，2003.

[5]陈吉红，杨克冲.数控机床实验指南武汉[K].华中科技大学出版社，2003.