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台达20PM间隙补偿功能在数控机床上的应用
来源:中达电通股份有限公司 作者:余强 浏览次数:0
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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。
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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。
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图2 测试程序
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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。
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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。
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图5 测试Y轴误差程序
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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
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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。
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图7 正向补偿,反向不补偿程序
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图8圆心补偿程序
  图8中程序实现了对圆心的补偿功能。其运行轨迹示意图如图9,圆(1)为未补偿前所画的圆弧圆(2)为补偿X轴所画出来的圆弧,圆(3)为补偿Y轴所画出来的圆弧,圆(4)为补偿X,Y轴所画出的圆弧。
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图9 运行轨迹示意图
3  结束语
  20PM的间隙补偿、圆弧圆心补偿功能满足了客户对于磨床等精密系统应用的要求。

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