淺談西門子840D系統螺距補償在維修中的運用

（中國石油集團濟柴動力總廠成都壓縮機廠，四川 成 都 6 10100）

我公司機加工車間目前有六臺配置SINUMERIK 840D系統的各類型數控機床，其中有兩臺大型數控定梁龍門鏜銑床是我公司于2001年購置并投入使用的，數控機床的運用，極大的提高了我公司的加工品質和效率，為我公司的發展壯大做出了不小的貢獻。由于我公司日常加工件以大型鑄鋼件為主，且大部分系粗加工和半精加工，工件硬度高，機床消耗和磨損較大，機械鏈接部分會產生間隙,從而造成在加工過程中,工件的輪廓偏離理想的幾何曲線，導致加工工件產品品質的下降。特別是在加工大型的工件時，由于溫度和機械力的影響，使的加工精度損失更為嚴重。只有通過定期對數控系統進行精度調整，才能有效保證其加工精度。另外，通過精度調整，也能極早的發現機床存在的電氣和機械方面的故障，將故障消除在萌芽狀態，最大化的提高設備的使用壽命和工作效率。

下面以我公司機加工車間的北京第一機床廠2001年生產的數控定梁龍門鏜銑床XHA2430×80 Y軸為例，對螺距誤差補償在維修工作中的應用加以探討和摸索。

1 數控機床調整前概況

近期，操作者反應數控定梁龍門鏜銑床XHA2430×80 Y軸在加工過程中頻繁出現靜止誤差、輪廓監控、主軸使能被復位等報警，且加工出來的工件表面粗糙增高，品質受到很大影響，特別是在利用加長附件鏜銑頭加工壓縮機體滑道時，故障報警引起停機，容易造成銑頭栽刀，損壞滑道現象，造成工件報廢情況。維修人員到現場檢查調試發現，Y軸在運動過程中軸向有輕微竄動現象，當慢速移動時，換向瞬間Y軸溜板有較大抖動。首先，電氣人員，對Y軸運行數據進行了監測，無異常；接著對電機、驅動模塊、控制模塊、電纜插頭、接線進行了檢查，沒有發現異常。初步判斷可能是Y軸在使用過程中，由于測量系統和力的傳遞過程中會產生誤差和機床自身磨損，造成機械實際進給值與給定信號值的不一致，導致工件加工精度不穩定，另外反向間隙增大也是應該考慮的一個原因。

2 利用激光干涉儀對機床Y軸的螺距誤差精度進行檢測

利用激光干涉儀對機床Y軸的螺距誤差精度進行檢測，通過數據判斷故障原因，并根據需要做出相應的維修方案調整。首先我們考慮利用檢測數據，在電氣上調整系統相關參數，看能否解決機床故障。螺距補償的過程如下：

（1）架設激光干涉儀。我公司使用的是RENISHAW(雷尼紹)激光干涉儀；

（2）備份機床現在的NC和PLC程序，還有機床重要的加工程序和參數；

（3）編制邏輯誤差補償數控機床Y軸的移動運行軌跡程序；

在程序編制過程中要考慮Y軸的正負行程，明確檢測范圍，確定檢測的點數和步長。該機床Y軸的工作行程范圍為+890 mm到-3 710 mm之間，我們取230 mm為檢測步長，那么我們的檢測點數為（890+3 710）/230=20個，綜合計算結果，我們編制程序如下：

當程序編制結束以后，應該試運行一下，看各個點位和步長是否正確。該程序可以通過外部計算機編制完成以后上傳系統，也可以在系統中直接編制。如果考慮經常要使用邏輯補償，那么可以將該程序存在工系統件程序中，方便以后使用。

（4）在系統中自動生成補償文件。

自動生成補償文件過程如下：在系統主界面，點擊服務→移動光標到“NC-生效-數據”→選擇測量系統誤差補償→測量系統誤差補償軸2（X軸為軸1，Y軸為軸2，Z軸為軸3）→點擊數據管理→復制→工件→粘貼。將系統產生的補償文件傳出，在PC機上編輯并輸入補償值，經過編輯，按照需要將編輯過的補償文件傳入系統[1]。

（5）在這里要用到兩個西門子840D系統的兩個軸參數。

MD38000最大補償點數：修改此參數，會引起NCK內存重新分配，會丟失數據，所以要求必須先做好第二步，備份好機床的重要數據。原則上我們不要輕易改動這個參數。MD32700螺距誤差補償：0為螺距補償不生效，允許修改補償文件，1為螺距補償生效，不允許修改補償文件[2]。

（6）將MD32700置0，在PC機將補償文件中的補償值全部清零，再將補償文件傳入系統，將補償文件作為加工程序執行一次，將原有機床的螺距補償值清除。要設定系統參數，只有當該軸返回參考點后才能生效。所以將MD32700置1，NCK復位，機床重啟，回參考點[2]。

（7）利用激光干涉儀對機床Y軸現在的螺距誤差精度進行檢測，會得出相應的補償數據。從測量結果中也不難看出，機床的反向間隙偏大，將機床Y軸反向間隙參數MD32450進行相應的調整。再將補償文件按最新檢測值進行補償值編輯，設定MD32700=0，將修改過的補償文件做為工件程序再執行一次。設定MD32700=1，NCK復位，機床重啟，軸回參考點后，新補償值生效[3]。

（8）當補償、調整完成后，裝夾工件試切，工件粗糙度有所改善，但是Y軸軸向竄動，Y軸溜板換向瞬間抖動現象依然沒有消除。電氣上的參數調整并沒有解決問題，現在可以明確機床Y軸機械部分存在問題，打開溜板護罩，反復來回移動Y軸一段距離，發現絲杠在軸移動換向時，有明顯的相對于絲杠支座的位移現象，這就是造成軸溜板換向瞬間抖動的直接原因。維修鉗工檢查發現，絲杠相對于支座的端面并緊螺母螺扣損壞,無法鎖緊四杠，所以在換向時絲杠竄動。拆下螺母進行修復，完成并緊絲杠，通電試運行，絲杠換向正常，溜板平穩。

（9）由于對絲杠進行了調整，為了保證絲杠的螺距誤差精度，需要再次利用激光干涉儀對機床Y軸現在的螺距誤差精度進行檢測。重復6、7步驟，對Y軸再次進行精度檢測，將新的螺距補償數據輸入系統，并對反向間隙做出相應調整。最后機床重啟，軸回參考點后，新補償值生效。

3 結束語

通過工件試切和一段時間的觀察，機床的故障現象完全解決，系統運行正常。在維修過程中，我們利用激光干涉儀對機床的相關精度進行了檢測，快捷的判斷出了機床故障原因，提高了維修的工作效率，同時最新補償結果也保證了機床精加工的精度要求。螺距補償已經在我公司多臺840D數控系統的日常維護和精度保障上的到廣泛的應用。我們建議，有條件的企業都應該定期使用激光干涉儀對數控機床的精度進行調整，保證機床的最佳工作精度，一方面能有效控制所生產的產品品質，另一方面也能提前發現機床所存在的缺陷，及時維護保養提高機床設備的使用壽命。

最后結論，搞維修工作，就必須學無止境，勇于摸索、創新，總結經驗教訓，開拓思維，靈活有效的利用各種新型的檢測儀器、儀表，與時具進才能適應不斷發展的數控機床的維修工作需要。本文作者僅在此拋磚引玉，借此機會和各位維修同仁一起探討、學習。

[1]西門子自動化驅動集團.西門子840D簡明調試手冊[K].西門子自動化驅動集團，2004.

[2]西門子自動化驅動集團.SINUMERIK 810/840D維修與調整[K].西門子自動化驅動集團，2007.

[3]鐘丙林.機床故障判斷學[K].北京機械工業出版社，1998.

[4]武友德.數控設備故障診斷與維修技術[K].北京化學工業出版社，2003.

[5]陳吉紅，楊克沖.數控機床實驗指南武漢[K].華中科技大學出版社，2003.