高速加工中心数控系统开发和应用

4 现场调试中关键技术的开发与应用

　　（一）全闭环位置环设置和补偿

　　在该项目中 X1、X0、Y、Z 轴配置了距离编码光栅尺，B 轴配置了角度编码器，即参与插补的四个轴实现了全闭环控制，通过摸索，形成一套简单而又行之有效的控制方法：

　　1、全闭环位置控制电气设置

　　全闭环位置环设置与半闭环相似，主要是对轴参数进行设置，在设置时需注意的是指明所激活的位置环是第二位置环，并正确输入反馈类型及极性，设置完成后，不需要回零减速开关，可进行正向或负向回零，对于采用了距离编码的光栅尺，轴只需要移动相邻的两个零脉冲以上的距离，系统便会找到零点。这种回零方式简单、灵活、可靠。

　　2、全闭环位置环补偿

　　通过激光干涉仪的测量，发现各轴（光栅尺）有“缩水”现象，大约为 0.01mm，为了提高设备精度，有必要对全闭环位置环进行补偿。由于采用的数控系统不同，补偿方法也不同，以往我们只对FANUC、INDRAMART 数控系统进行了补偿，对于西门子数控系统的补偿还是第一次。具体方法为：

　　1> 由于补偿参数的修改，可能造成 NC 系统内存的从新分配，所以在进行补偿前应进行系统参数、补偿数据、驱动参数等备份；

　　2> 修改参数 MD38000，设置补偿点，将参数MD32700=0，允许写入补偿值；

　　3> 将 NC 中相应轴的补偿文件 ARCHIVE 到硬盘中；

　　4> 将此文件拷贝到零件加工程序目录下；

　　5> 打开此文件，删除文件题头，将补偿数据逐个输入；

　　6> 设备重新回零，并运行该零件加工程序；

　　7> 将参数 MD32700=1，使补偿值有效；

　　8> 设备重新回零，补偿完成。

　　通过补偿，各轴的移动精度都有所提高，为：小于 0.01mm。

　　（二）龙门轴的控制方法和应用

　　为了提高 X 轴移动速度，X 轴由 X1、X0 两个伺服电机驱动，其中一个是主动轴，另一个是从动轴，它们有各自的位置环（光栅尺）反馈，为了使它们能进行龙门式的同步动作，关键是要解决回零的问题。龙门轴的回零与其它轴的回零有所不同，通过摸索，主要有以下几个过程，在此进行总结：

　　1、主动轴回零：回零过程与非龙门轴一致，即：对主动轴发出回零命令，主动轴就按设置好的回零方式进行回零，同时从动轴与主动轴同步运动；

　　2、一旦主动轴回零完成，从动轴自动开始回零，同时，主动轴与从轴同步运动；

　　3、当主 / 从轴均完成回零后，它们需要进行同步，如果此时主/从零点之间的距离值小于参数MD37110 中的数据，则同步自动完成，否则需进行下一步；

　　4、将主 / 从之间的差值输入到主动轴的参数MD34090 中，使参数激活；

　　5、重新回零，主 / 从动轴重复上述 1～2 步，同步自动进行，则回零完成。

　　（三）第三方主轴的应用

　　在本项目中，采用的是瑞士 CYTEC公司的电主轴，其额定功率为 34KW，专为汽车工业中高效率节拍生产设计，适用于铣削、钻削和攻丝等加工。由于它是非西门子公司产品，则要保证电主轴的各项电气参数与西门子驱动和系统匹配，主要的电气参数是电主轴的额定电压、阻抗、频率以及温度传感器、编码器信号等，下表是电主轴的电气参数：

　　将以上电主轴参数和其它相关共 30 多个参数输入到系统驱动参数中，进行试运行，将主轴速度由低逐渐向高调整，观察驱动器输出的情况，调整主轴速度环增益，使驱动输出在一定范围内达到平稳，即可。

5 结束语

　　通过对高速加工中心的第二轮开发，更换了控制系统，在设计和调试中，解决了第一轮开发存在的 Y 轴响应低等诸多问题，掌握了西门子840D中关于驱动、电源选型、龙门轴控制、第三方主轴控制等高速加工中心特有的控制方法，为我厂在后续项目的设计和开发上提供了技术储备。