台达20PM间隙补偿功能在数控机床上的应用

2014年05月08日

　　由于机械电子技术的飞速发展，数控机床作为一种高精度、高效率、稳定性强的自动化加工装备，已经成为机械行业必不可少的现代化技术装置。数控机床的定位精度是影响其高精度性能的一个重要方面，因而也是数控机床验收时的一个重要项目。利用数控系统的间隙补偿功能进行调整，可以大大提高数控机床的定位精度，而电气控制系统不同，其定位精度的补偿方法也不尽相同。

　　台达DVP-20PM是一款专用运动控制型PLC，采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等。

　　图1 运动控制器DVP-20PM00D

　　1 间隙检测

　　一般机床在出厂前都有各项性能指标的测定过程，如利用激光干涉仪测定出相关参数。当然也可以通过百分表、千分表或者扭簧表等简易设备进行现场测试，定出反向间隙的参考值。简单地测试是否存在反向间隙的方法：从起点 A 开始，沿虚线空程运动到B 点，然后以B 点为起点切割一个整圆，如果B 点处存在封口不重合，可判断X 轴机械传动存在反向间隙。用20PM编写一个测试程序如图2和图3。

　　启动运动程序OX1，OX1里编写两个指令，一个正向行走，然后画个整圆。

　　图2 测试程序

　　图3 测试程序

　　下面是用软件监控，反映实际走的图形，反映的是坐标位置。从A点出发，到B点，然后从B点走个整圆到C点，在X轴没有间隙的情况下，实际机械加工B点与C点完全重合，有间隙的情况下，会出现不能封口的现象。

　　图4 软件监控界面

　　在上面的测试中,初始状态X轴间隙为0。中间X轴仅仅反向一次，所以能够反映实际间隙。同样的运动对于Y轴，则反映不出间隙。

　　反向间隙是从正向到反向或者由反向到正向的换向过程产生的，无论正向反向还是反向正向，对间隙的影响是相当的。对于刚才这个测试初始状态Y轴间隙为0，中间运动过程Y轴反向二次，在两次过程中其正向到反向间隙和反向到正向间隙抵消，所以即使曲线闭合，也不能说明没有误差，只不过误差反映在整个形状。

　　如果需要测试Y轴误差，同样可设置一个程序，让在初始状态归完原点的情况下，Y轴正向直走一距离，然后划一整圆。程序如图5。

　　图5 测试Y轴误差程序

　　图6 坐标值显示界面

　　2 20PM间隙补偿实现方法

　　2.1通过特定寄存器设置间隙补偿值

　　X轴D1817，Y轴D1897，Z轴D2077。

　　需要注意的是这里的补偿值是以脉冲为单位，且为单字。最大补偿为+/-30000个脉冲。补偿原理是：各轴在归完原点后处于初始状态。20PM内部会检测任意一次换向，20PM内部会在换向之后，先行走补偿脉冲，然后按目标值执行。但是需要注意的是这个补偿值，在观察当前坐标位置D1848，D1928，D2008里体现不了。可以通过观察伺服，或步进驱动实际接受脉冲来观察换向补偿的位置，或者把输出接到高速计数观察。

　　2.2通过特殊指令实现补偿功能

　　表1 特殊指令

　　通过MOVC指令补偿间隙的好处是应用比较灵活，可在程序里任意位置插入直线补偿。缺点是换向时需要自己判断写入。CNTC圆弧的圆心补偿，可针对实际测出误差，直接修改相应参数，还可以在有些刀具磨损应用中起作用，下面通过程序介绍应用指令实现直线补偿及圆弧圆心补偿的方法。图7中程序实现了正向补偿，反向不补偿的功能。