淺談數控落地鏜銑床精度補償

翟宏剛

摘要：本文介紹了數控落地銑鏜床構造與電控系統，闡述了數控落地鏜銑床精度補償的種類與原理，精度補償的重要性。

關鍵詞：數控落地鏜銑床；精度補償；電液比例閥；數控系統

1概述

數控落地銑鏜床主機由：滑座、立柱、主軸箱、操縱站、液壓站、電氣控制柜等幾大部分組成。

隨著科學技術發展，精度補償在現代重型機床精度控制方面顯得越來越重要，而精度補償的實現依賴機床電控系統。數控落地式銑鏜床電控系統應用了國內外最新技術，例如：主軸驅動和進給系統采用西門子公司生產的S120全數字交流調速系統及1PH7交流伺服主軸電機和1FT6全數字交流伺服進給電機，數控系統采用西門子新型的840DSL及S7-300可編程控制器，并選用B-MPI手持單元作為輔助調整控制。具有廣泛性能和先進技術的可靠的綜合性。滑座、主軸箱、滑枕和回轉工作臺的直線位移四個進給軸可采用德國海德漢（HEIDENHAIN）LB382C光柵尺作為位置反饋檢測元件。而主軸的旋轉位移位置反饋檢測元件采用的是德國海德漢（HEIDENHAIN）的編碼器。

數控落地銑鏜床電控系統核心是數控系統。數控系統中西門子840DSL數控系統是應用最廣泛、性能最優越的數控系統之一。

西門子840DSL數控系統在NC和PLC接口信號中預留一些特定的區域用來存放一些預定義好的變量，這些變量可以根據機床控制需要在PLC程序中對NC的一些系統變量進行讀寫，在NC程序中也可以讀寫這些變量。齊齊哈爾二機床（集團）有限公司生產的數控落地銑鏜床精度補償由：伺服式全數字式電液比例閥配以相應的機械構造，液壓補償油缸，電氣信號反饋系統（如光柵尺、編碼器等）、數控系統組成。由電氣信號反饋系統（如光柵尺、編碼器等）將外界信號如位移等反饋給數控系統，數控系統通過讀寫與這些外界信號相對應的定義好的變量，控制伺服式全數字式電液比例閥，從而控制補償油缸壓力，達到控制變形、控制應力、控制位移、實現非線性補償，達到調節精度的目的。

機床可采用進口伺服數字式電液比例閥，補償方式采用伺服式全數字式電液比例閥控制液壓系統壓力變化實現非線性補償，對任意點都可補償。應用在數控落地式銑鏜床上的精度補償大致有以下幾類。

1.1主軸箱平衡補償

主軸箱與立柱內腔的平衡錘間由兩組鋼絲繩連接，與鋼絲繩連接的油缸由電液比例閥控制，通過光柵尺將滑枕伸出的長度變化值采用全閉環方式反饋給數控系統，數控系統通過讀寫與這些外界信號相對應的定義好的變量，控制伺服式全數字式電液比例閥控制油缸壓力隨滑枕移動而變化，從而調整兩鋼絲繩的拉力分配，對由于滑枕移動引起的整個主軸箱部件重心的位移進行補償。使主軸箱系統幾何精度和運動精度滿足精度控制要求。

1.2滑枕內應力變形補償

當滑枕由主軸箱伸出時，使主軸箱重心外移，滑枕懸伸部位的自重導致懸伸部位的內應力發生變化，在滑枕上部拉應力隨滑枕伸出而增大，滑枕上縱向連接有兩個拉桿，拉桿另一端經由電液比例閥控制的油缸連接在滑枕后端面上。這樣隨著滑枕的移動，通過光柵尺將滑枕伸出的長度變化值采用全閉環方式反饋給數控系統，數控系統通過讀寫與這些外界信號相對應的定義好的變量，控制伺服式全數字式電液比例閥控制油缸壓力隨滑枕移動而變化，來平衡滑枕內應力變化，從而消除滑枕變形。

1.3滑枕精度補償

滑枕內有兩個油腔，一個靜壓油腔，一個補償油腔，由數控系統通過讀寫這些數控系統定義好的變量改變油腔壓力大小，實現精度補償。滑枕伸出時，通過光柵尺將滑枕伸出的長度變化值采用全閉環方式反饋給數控系統，數控系統通過讀寫與這些外界信號相對應的定義好的變量，控制伺服式全數字式電液比例閥控制補償油腔中的壓力升高，補償力漸漸增大；相反，當滑枕縮回時，補償力逐漸減小，實現滑枕伸出和縮回的全程都通過數控系統對補償力的大小實現非線性補償。

1.4附件重力補償

滑枕前端安裝附件，由于附件重力原因，使滑枕前端受力變化，又因不同附件重量不同，這樣使滑枕前端受力產生不同變化。當安裝不同附件時，經限位開關等附件識別裝置將附件識別信號反饋給數控系統進行識別，由數控系統控制數字式伺服電液比例閥控制油腔壓力與附件相對應，而且隨滑枕伸出位置不同而變化。從而平衡附件重力及附加扭矩。

2結語

在數控落地銑鏜床精度補償中，利用西門子840DSL數控系統在NC和PLC接口信號中預留一些特定的區域所存放的變量，可以簡化控制程序，實現復雜的精度補償控制過程，齊齊哈爾二機床（集團）有限公司生產的數控落地鏜銑床就是采用了這種變量控制實現了對數字式伺服電液比例閥的控制，從而控制補償油腔壓力，達到控制補償力大小來實現精度補償，達到精度要求。齊齊哈爾二機床（集團）有限公司生產的數控落地銑鏜床成功運用了該類補償方案，滿足了精度要求，獲得了用戶一致好評，使我廠的數控落地銑鏜床成為極具市場競爭力的產品。