数控落地铣镗床滑枕变形补偿系统

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1、第18卷第3期齐齐哈尔大学学报Vol.18,No.32002年9月JournalofQiqiharUniversitySep.,2002数控落地铣镗床滑枕变形补偿系统王洪才李福才刘俊龙孙文（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院齐齐哈尔161005）摘要提出了一种可行的数控落地铣镗床滑枕变形补偿方案，保证数控机床滑枕伸出时，由于滑枕自重弯曲变形引起的几何精度误差得以修正。关键词：S7-300PLC；840DCNC；检测元件；电液比例阀中图分类号:TH161.21文献标识码：A文章编号：1007-984X(2002)03-0100-03齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司是我

2、国落地铣镗床生产基地之一，镗轴直径大于130mm的落地铣镗床国内市场占有率达85%以上。机床滑枕伸出时由于自重弯曲会产生精度的误差，误差的补偿一直是影响产品质量的关键技术难题，尤其是对数控机床而言，由于实际误差为非线性曲线，以往的补偿方法难以保证精度。本文介绍的方案经多台机床验证，已完全解决了这项技术难题。1总体方案1.1原理如图1所示，当滑枕沿Z方向伸出时，由于滑枕自重影响，使之产生弯曲变形，以我公司为武昌船厂生产的TK6916/35×80型数控落地铣镗床为例，实测方滑枕伸出1200mm时变形量一般在0.25mm左右，这种变形将直接影响机床的几何精度及加工精度。补偿方案中

3、在主轴箱上部F点处增加一油缸，在滑枕伸出时根据不同位置控制油缸内压力使油缸动作，以消除由于方滑枕伸出时弯曲变形产生的方滑枕几何精度误差。图1落地铣镗补偿示意图收稿日期：2002-04-05作者简介：王洪才，男，1968年生，大学本科，电气工程师，主要从事数控落地铣镗床电气系统的设计及研制工作。第3期数控落地铣镗床滑枕变形补偿系统·101·位置元件———→840DCNC———→PLC———→放大器———→执行元件图2补偿顺序框图如图2所示，滑枕位置由检测元件-光栅尺检测并传递给CNC，由PLC循环读取CNC的位置信号并加以处理，PLC将计算结果通过模拟量输出模块以模拟量的形式

4、输出给放大器，放大器驱动执行元件，最终控制油缸的油压，达到补偿的目的。1.2元件选择1.2.1执行元件机床通过控制油缸内压力变化达到改变控制行程的目的。执行元件就是通过控制开口大小达到控制油压的目的。为保证控制精度，实际一般采用电液比例阀，如DBE10型电液比例阀。其工作电压24VDC，控制电流0.1~1.6A是由德国REXROTH公司生产的一种高精度电液比例阀。1.2.2放大器PLC输出0~10V电压信号，需转换成电流信号控制执行元件，实际选用与执行元件配套的VT-VSPA1-1型电子放大器。其工作电压24VDC，0~10V输入对应与0~2.5A（MAX）输出。且具有断线

5、报警、斜坡时间调整、增益调整等功能。1.2.3PLC西门子S7-300是一种功能非常强大的PLC系统，采用模块化结构，多种接口模块灵活配置，适于各种应用；DIN标准导轨安装、集成背板总线方式使设计、装配灵活方便；0.1~0.6μs指令处理速度适于各种应用；各种功能宏指令大大简化了程序。1.3CNC及位置检测元件数控系统是根据整机要求选择的，在补偿系统中起信号传递的作用。西门子CNC与FANUC一样是目前应用最为广泛的两大数控系统。可与之配套的位置测量元件种类繁多，本文采用德国HEIDENHAIN生产的LB381型光栅尺，其精度等级为±5μm，信号为1VPP信号。2程序设计2

6、.1实际位置信号采集NC检测机床实际位置信号并送入相应地址，通过PLC宏程序可以读取该数据。时序如图3。131513REQ24NDR64ERROR图3信号采集时序1——读数据开始2——上升沿指示：读取成功3——读取后复位4——程序信号改变5——开始信号在成功读取前被复位6——下降沿指示：读取故障2.2主程序STRUCTDATA-BLOCKDB120C1-AXCON-MEASPOS1//轴实际地址VERSION：0.0STRUCT（以下为详细参数）·102·齐齐哈尔大学学报2002年⋯SYNTAX-ID：BYTE=B#16#41JUM00N//中间补偿点M001：L0//开始

7、补偿值AREA-UNIT：WORD=W#16#1JUM1000COLOUM：WORD=W#16#41M002：L10//中间补偿值LINE：WORD=W#16#41JUM1000BLOCKTYPE：BYTE=B#16#25M003：L12//中间补偿值NO。OFLINE：BYTE=B#16#1JUM1000TYPE：BYTE=B#16#FM004：L13//中间补偿值JUM1000LENGTH：BYTE=B#16#8⋯END-STRUCTM00N：LXXX//中间补偿值BEGINJUM10002.3补偿程序⋯M10