基于西门子840Dsl系统的空间补偿技术简介.docx

制造业信息化 MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 / 建模 / CAD/ CAM/ CAE/ CAPP 基于西门子 840D sl 系统的空间补偿技术简介 徐兆成， 谭智， 曹文智， 马晓波 （沈阳机床（集团）有限责任公司 高档数控机床国家重点实验室,沈阳 110142） 摘 摘 要：对空间补偿技术进行了简介，同时描述了西门子 840D sl 系统中空间补偿功能的实现，并对应用空间补偿后进 行了相关测试及分析。 关键词：空间补偿; 西门子 840D sl 中图分类号：TG 659 文献标志码：A 文章编号：1002－2333（2014）08－0164－02 Description of Volumetric Compensation Based on Siemens 840D sl XU Zhaocheng， TAN Zhi， CAO Wenzhi， MA Xiaobo （State Key Lab of High Grade NC Machine Tools，Shenyang Machine Too（l Group）Co.，Ltd.，Shenyang 110142，China） Abstract： The volumetric compensation technology is introduced. Then the realization of volumetric compensation based on Siemens’s 840D sl control system is described. The result about the application of volumetric compensation is also tested and analysed. Key words： volumetric compensation； siemens 840D sl 0 引 言 机床的空间性能的好坏正在替代单轴精度作为机床 定位性能的量度。特别是对于那些结构复杂、轴数多的机 床来说，其误差因素多达 40 多种，因此将空间补偿技术 应用于数控机床是十分必要的。 本文对空间补偿技术的产生及基本原理进行了简 介，同时将空间补偿技术应用于西门子 840D sl 系统上， 并进行了相应的分析。 1 空间补偿技术 空间补偿已经成为一个工业上普遍承认的提高机床 性能的方法。其原理是通过更新坐标测量系统的数字量 输出来消除机床的测量误差，更复杂的问题是如何操纵 机床使其准确定位。误差模型是较为常见的，并且这种补 偿技术已经通过各种方法成功应用于专业设备上。然而， 设计出一种能够应用到不同制造商的通用机床上且低成 本的解决方案是一项极大的挑战。 人们在研究和工业实践中已经尝试了很多不同的补 偿应用技术，希望同时满足高效、低成本并且能高速循环 校正。被应用的系统的任何时间间隔都会导致错误的校 正，造成实际空间精度变得更差。 例如，在 PLC 中运行的补偿系统会受到 PLC 循环 时间的限制，甚至有时在特定点上的补偿会在 2 个 PLC 周期后才能实施，这意味着对于大约 8 m/min 的进给率 来说，在补偿值生效之前，会有超过 2 mm 的偏移。在速 度提高到 100 m/min（快移）且误差补偿生效时，机床已 经移动到该补偿位置的 20 mm 之外了。如果误差值是快 速变化的，补偿值的生效时间就已经严重滞后了，当补 偿技术应用于快速移动的伺服摆头时， 实时性尤其 成问题。 !!!!!!!!!!!!!!!! 基金项目：国家重大科技专项（2011ZX04016-021） 2 基于西门子 840D sl 数控系统的补偿 西门子 840D sl 数控系统是一个开放式的控制器，它 不仅允许用户循环程序在 Windows 环境下运行，也允许 用户循环程序在 NC 进程中运行。这意味着补偿算法可 以作为一个集成的程序实时地在 NC 循环中运行，避免 了延时和操作中断的问题。同时，通过 VB 设计的人机界 面（HMI）具有复杂而友好的数据输入和故障诊断界面， 而这些对于补偿的实施效率没有任何的影响。 考虑到将补偿例程嵌入到 NC 的中央处理器会影响 到控制器的循环时间，系统被设计作为主控制循环的从 动装置运转。这样就可以使用处理器的空闲循环时间来 实施补偿，并且不会导致西门子核心软件主要功能的中断。 补偿系统常驻控制器的一个特别优势在于它使用控 制器运算的分辨率，这是因为实施补偿的软件是用具有 纳米级存储级别的“内部增量”进行运算的，这意味着补 偿精度也可以在这个级别上。与精度限制在微米级别