基于FANUC Oi系统外部坐标原点偏移功能的数控机床误差补偿研究.pdf

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1、基于FANUCOi系统外部坐标原点偏移功能的数控机床误差补偿研究口姜辉口孙翰英口范嘉桢口杨建国1．上海交通大学机械与动力工程学院上海2002402．山东淄博职业学院机电工程系山东淄博255314摘要：针对以往对数控机床误差补偿时出现的操作繁琐、补偿精度低、较难补偿机床热误差等局限性，提出了一种基于FANUCOi数控系统的外部坐标原点偏移功能的补偿方法。该方法利用自行研制的外部补偿器与机床数控系统进行交互。可使机床的几何误差以及随温度变化的热误差得到较好的实时补偿。实验证明，此补偿过程方便、经济，补偿效果好。关键词：外部坐标原点偏移误差补偿数控机

2、床中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)07—0073—04随着先进制造水平的不断提高，精密加工技术不明中如下定义了机床的坐标系。断发展，对机床加工精度的要求也日益增加。而机床在如图1所示，机床上有一个固定的参考位置，相对加工过程中的各项误差是造成加工精度达不到要求的于参考位置可以定义一个机床零点，用机床零点作为最大原因r，要消除误差有两种方法：一是提高机床自原点设置的坐标系称为机床坐标系，一旦设置好了机身的精度，但这一方法成本高昂；另一方法是对误差进床坐标系，那么加212过程中的212件及刀具位置都在机行

3、补偿，这一方法方便实用，对机床本身精度要求不床坐标系中用各种坐标进行表示。高，使用误差补偿方法可以在精度不高的机床上加工1．2外部坐标原点偏移的补偿原理出精度很高的零件～1。所谓外部坐标原点偏移是指在某一数控加工程序近年来，出现了一些机床误差的补偿方法，如预先段执行之前或者执行过程中，改变机床零点和参考位在数控系统中设定误差补偿值，进行几何误差的补偿；置的相对距离，从而使接下来的加工程序在新的机床在每个数控程序开始前按照经验微调数控指令等。但坐标系中执行。由于在数控程序内部运算或执行时，改是这些补偿方法都有一定的局限性，首先这些补偿方变的工件或

4、刀具坐标是在机床坐标系内部相对于设定法操作不方便，面x,j-~同的加工条件要重新设定和修的机床零点的坐标，所以使机床的外部坐标零点偏移改补偿值；其次补偿精度不高，由于有些补偿是凭经验可以使工件或刀具相对于机床零点的机床坐标系坐标进行操作的，所以往往和操作人员水平有很大关系；最和相对于机床参考点位置的绝对坐标动态联系起来，后，这些补偿方法一般很难准确补偿机床误差中最大从而可以在不改变数控程序的前提下控制各进给轴进又是最难补偿的机床热误差¨“】。给的距离，使工件和刀具的相对位置发生变化，从而实本文基于FANUCOi数控系统的外部坐标原点偏现误差补偿

5、功能。移功能，提出了一种利用外部补偿器与数控系统交互为了更清晰地说明这一补偿原理，举个例子。如图控制其外部坐标系的补偿方法，该方法操作方便，实时2所示，假设在某一加工程序执行前，机床零点在点0性强，精度较高，还能根据机床的温度变化对热误差进行补偿，通过实际应用，取得了较好的效果。1基于外部原点偏移的误差补偿原理1．1机床坐标系数控机床加工是通过数控系统向机床进给机构发出运动指令来实现的，这些指令是基于机床各坐标系的坐标及相对距离，在FANUCOi数控系统的操作说收稿日期：2008年12月机械制造47卷第539期：2009／7回处，刀具位置在点A

6、(20，20)处，如果下一数控程序要FANUCOi系统在对误差的补偿功能中提供了外求刀具从点A(zo，zo)运动到点(20，100)，但由于机部坐标系原点偏移功能，其所需的信号及其设定如下。床本身的误差，刀具运动到了点B(zo，9o)，假如在这1)功能控制：EAO．EA7(PMc—cNc)，如图4，x,l-于一程序段执行之前，通过外部坐标原点偏移将机床零外部坐标系原点偏移功能选择信号EAO—EA7，其中的点由D向右偏移1O个单位移到D，那么当程序执行EA4一EA6表示补偿功能号，当选择O11时表示选中外部时，程序要求的是刀具运动到相对于0的某一

7、坐标，坐标系原点偏移功能，其它的值则表示选中其它补偿点B”肯定比B离目标位置曰的距离近，通过以上过程功能。最后四位EAO．v．A3~IJ表示所要进行外部坐标偏就可以对机床加工中的误差进行一定程度的补偿。移的轴号，使用二进制表示，0000表示第一轴，0001表示第二轴，0010表示第三轴，001l表示第四轴。2外部坐标原点偏移的实现方法2)数据信号：EDO—ED15(PMC---*CNC)，如图5，数上一节讲述了利用外部坐标原点偏移可以使机床据信号EDO．ED15表示外部坐标的偏移量，使用二进的运动误差得以补偿，那么如何实现外部坐标偏移呢?制表示

8、，其中ED15为表示偏移值的方向，用正负表示，以下讲述在FANUCOi数控系统中实现外部坐标原点偏移的量为一9999～9999个单位，如果选用公制则表