从单一到多样化——浅述多种轴耦合模式在五轴叶片加工中心上的应用

ＣＮＣ　Ｓｅｍｉｎａｒ数控专栏　从单一到多样化　浅述多种轴耦合模式在五轴叶片加工中心上的应用　代丽丽　（北京机电院机床有限公司，北京１０００２７）　摘要：介绍了应用ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ数控系统实现五轴联动叶片加工中心电气控制的方案，重点阐述　了采取多策略组合的方式，将头尾架的控制策略由单一的龙门轴控制改为装夹时随动控制、粗加工　时主从耦合、精加工时机床坐标系耦合三种方式相结合的形式。克服单一策略存在的问题。满足叶片　在装夹、粗加工以及精加工过程的不同需求，以改善机床的性能，使其操作更便捷、更智能。同时提高　了叶片的加工效率及切削质量。　关键词：ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｉ；随动控制；主从耦合；人机界面；机床坐标系耦合　中国分类号：ＴＨ１６４　文献标识码：Ａ　ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｃｎｋｉ．１００５—２４０２．２０１６．１１．０３１　Ｆｒ０ｍ　ｏｎｅ　ｔｏ　ｍｏｒｅ－ａｎａｌｙｚｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ａｘｅｓ　ｍｏｄｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｖｅ　ａｘｅｓ　ｂｌａｄｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｅｎｔｅｒ　ＤＡＩ　Ｌｉｌｉ　（ＢＭＥＩＭＴ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００２７，ＣＨＮ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｆｉｖｅ　ａｘｅｓ　ｂｌａｄｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ．　Ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｓｔｅｒ—ｓｌａｖｅ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｆｏｌｌｏｗ—ｕｐ　ｍｏｄｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｏｏｌ，ｍｏｒｅ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ；ｆｏｌｌｏｗ—ｕｐ　ｍｏｄｅ；ｍａｓｔｅｒ—ｓｌａｖｅ；ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｍａｃｈｉｎｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　１项目简介　ＸＫＨ系列五轴联动叶片加工中心是北京机电院　下移动并围绕回转中心进行摆动（　轴），ｚ轴采用双　丝杠进行同步驱动（ｚ１，ｚ２），　轴由力矩电动机直接　驱动；头架（Ａ１轴）和尾架（Ａ２轴）安装在工作台上，均　采用力矩电动机直接驱动、同步回转，同时，尾架在工　作台上通过　轴可以根据工件尺寸的不同进行调整，　切削时头尾架则通过液压进行锁紧。　机床有限公司应用自主技术，结合叶片工件加工特点，　自主设计开发的专业叶片加工机床，已成功在国内实　现批量应用，用户包括东方汽轮机厂、无锡叶片厂、黎　明发动机公司等主机厂，以及为主机厂进行配套加工　的专业叶片加工厂。　本文介绍的五轴叶片加工中心，是本公司在参加　２数控系统配置　ＸＫＨ８００Ｚ五轴联动叶片加工中心有５个直线轴　无锡透平叶片厂牵头承担的国家科技重大专项课题　“国产高档数控机床在叶片加工中的示范应用”中，根　据无锡叶片厂对叶片加工机床的要求，在原有产品的　基础上进行设计开发的，机床型号为ＸＫＨ８００Ｚ，机床　外观如图１所示。　（　，】，，ｚ１，ｚ２，　），３个旋转轴（Ａｌ，Ａ２，　和１个主轴　（　１），共９个轴需要控制。机床选用ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ数控系统，由于控制轴数较多，设计通过连接　ＮＸ模块增强系统的驱动控制性能，因此，控制分为两　部分，一是通过ＮＣＵ７２０．３实现对ｙ轴、　轴、　轴、Ｂ　轴、ＳＰ轴的控制，二是通过ＮＸ１５．３模块实现对ｚ１　轴、ｚ２轴、Ａ１轴、Ａ２轴的控制，控制框架图如图２　所示。　’　ＸＫＨ８００Ｚ五轴联动叶片加工中心采用立柱移动　结构，五轴联动，所有坐标全闭环控制，机床工作台沿　ｘ轴线左右运动，立柱沿ｙ轴前后移动，主轴沿ｚ轴上　；；：矿ｚｕ１ｂ牛幂”朋等　　数控专栏ＣＮＣ　Ｓｅｍｉｎａ『　３头尾架运动控制的实现　３．１同步控制　Ｉ１－ｒ片为薄壁结构，本身刚性较弱，抗弯刚度和抗扭　刚度很差，加工时ＴＪ＂ｔ：头部南头架央持，尾部｝｝１尾架夹　持。如果　件的摆动只由头架进行驱动，在加１＿到工　件尾部时，南于Ｔ件刚度较弱，『Ｊｊ１＿ｒ　误差较大。为保证　加丁精度，设计采，｝＿｝Ｉ力矩电动机驱动头架（Ａ１轴）和尾　架（Ａ２轴）进行同步驱动，起到改善ｒ　件在切削状态下　的刚度的作用，同时采　高精度角度编码器进行闭环　控制，以提高运动精度。　图１￣８ｏｏｚ．３，１，观图　产品最初设计时，头架（Ａ１轴）和尾架（Ａ２轴）选用　２．１控制单元ＮＣＵ７２０．３　ＧＡＮＴＲＹ轴的控制方式，要求两个轴时刻保证位置一　控制　几ＮＣＵ７２０．３控制５个轴，通过ＤＲＩＶＥ—　致，理论卜讲，这种位置同步控制是最精确的一种同步　ＣＬｉＱ接口进行模块问、模块与电动机编码器问的通　方式，但是在实际￣ｌ！－１　时发现存在两个问题，第一是在　。　为ｙ轴、ｆ／轴、　轴　１　Ｂ轴选用的是１ＦＴ７系列　工件装夹时，由于头尾架电动机是ＧＡＮＴＲＹ轴的控制　标准电动机，Ｉ　动机自身带ＤＲＩＶＥ—ＣＩ　ｉＱ接口，可Ｌ．ｊ　方式，尾架电动机在尾架虎钳夹紧的瞬间，不能随动旋　电动机模块Ａ接连接；　主轴电动机选用第三方电动　转，会造成工件扭曲，影响后续的加Ｔ　精度，并且尾架电　机，编码器信　需要加　ＳＭＣ２０模块进行信号转换后　动机扭矩会加大，久而久之会影响电动机的使刷寿命；　电动机模块进行连接。　第二个问题是在叶片』Ｊ兀Ｔ过程中，容易产生回弹，此外，　２．２控制单元ＮＸｌ５　加丁中Ｈ１　片内原有残余应力会逐步释放，也会引起１１卜片　控制单兀ＮＸＩ５控制４个轴，其・ｆ】Ａ１、Ａ２轴选川　加Ｔ变形，由于尾架电动机不能随动旋转，导致头尾架　ｌＦＷ６系列力矩电动机，使Ｈｊ海德汉ＲＣＮ２２６编码器进　电动机扭矩不一致，影响叶片的精加‘１一　精度。　行位置检测，ＪＪｌ】配外部编码器模块ＳＭＥｌ２５将编码器　针‘对』二述问题，结合ＳＩＥＭＥＮＳ　８４０Ｄ　ＳＩ　系统的其　信号和电动机温度传感器信号转换为ＤＲＩＶＥ—ＣＩ　ｉＱ　他多轴耦合功能，经过反复尝试和试验，决定采取多　信号，接入电动机模块．　．策略组合的方式，将头尾架的控制策略由单一的ＧＡＮ　图２连接拓扑结构图　到盅赦皇一　２ｏ１６￣　１１　一　ＴＲＹ轴同步控制改为装灾时的随动控制、粗加工时的　主从耦合、精加Ｔ时的机床坐标系耦合　种方式相结　合的形式，克服单一策略存在的问题，满足一Ｉ　件在装　夹、粗加工以及精加一Ｔ　过程的不同需求，以提升机床的　加工效率和加工精度　Ｔ件加丁示意图如图３所示。　图３工序加工示意图　３．２随动控制　（１）随动控制简介　一般控制状态下，伺服电动机加上使能后，电动机　靠驱动器驱动，产生扭力，是无法用外力转动的，数控　系统检测电动机的位置以及速度，如果出现偏差，系统　会报警提示。但在随动控制模式下，伺服电动机是町　以通过外力转动的，比如，人为地用手去转动伺服电动　机，电动机转动，电动ｔｄＬｉ￣］０量系统仍然生效，它的实际　位置值也被记录下来，同时从位置画面可以看到其坐　标值的变化，系统不会报警，并且当撤销跟随方式时，　吐！．不需要对各个进给轴重新同参考点。　（２）随动控制的实现　在工件装夹过程巾，控制策略采用随动控制模式，　尾架电动机在尾架虎钳夹紧的瞬间，可以随着头架一　起旋转，不会造成Ｔ件扭曲；工件装夹完成后，取消随　动控制模式，开始进行加工。　尾架随动主要是存工件装夹时使用，通过ＰＩ　ｃ程　序，令ＤＢ３　．ＤＢＸ２．１＝“０”、ＤＢ３　．ＤＢＸ１．４＝　“１”，即可实现随动控制；反之，令ＤＢ３　．ＤＢＸ２．１＝　…１’、ＤＢ３　．ＤＢＸＩ．４＝“０”，即可取消随动控制。　３．３主从耦合　（１）主从耦合功能简介　使用主从耦合方式，两组电动机驱动通过机械耦　合到同一跟轴上，主动轴既有位置环也有速度环控制，　可以实现精确定位；但是从动轴只有速度环，根据主动　轴的速度指令实现速度环的控制，通过调整主从轴的　速度差完成两驱动问力矩输出的平衡。主从耦合方式　是选项功能，订货号是６ＦＣ５８００一ＯＡＭ０３—０ＹＢ０。　脚、‘　　ｕｌＤ　ｌＩ　ｃＮｃ　ｓｅｍＩｎａｒ数控专栏　在一Ｉ　件粗）ＪＨ－Ｅ过程巾，选川主从耦合，尽管从动轴　没有位嚣环控制，但由于是粗加１－，对加工精度要求不　高，所以影响不大；主从耦合力　式通过力矩补偿控制器　对头、尾架电动机的力矩进行分配，保证头、尾架驱动　电动机处于最佳的力矩耦合状态，可以很好地解决　粗加Ｔ　过程中的叶片加工变形问题。　（２）主从耦合控制的实现　采Ｈｊ主从耦合模式时，主要机床参数设置如下：　（注：参数需要设置在从动轴Ｉ　）　ＭＤ３７２５０　ＭＹＭＭＡＭＳ—ＡＳＳＩＧＮ—ＭＡＳ　ＦＥＲＳＰＥＥＩ）　ＣＭＤ＝‘‘４’’　速度耦合的主动轴的机床轴号，Ａｌ轴为第４　根轴；　ＭＤ３７２５２　ＭＹＭＭＡ——ＭＳ——ＡＳＳＩＧＮ——ＭＡＳＴＥＲ——　ＴＯＲＱＵＥ—ＣＴＲ＝“４”　力矩耦合的主动轴的机Ｊ术轴　，Ａ１轴为第４　根轴；　ＭＤ３７２５３　ＭＹＭＭＡＭＳＦＵＮＣ　ＦＩＯＮＭＡＳＫ＝“ｌ”　———主从耦合没置，ｓｌ上推荐设嚣１，ＭＤ３７２５６、　ＭＤ３７２６０使用设置值；　ＭＤ３７２５４　ＭＹＭＭＡＭＳ一　ＦＯＲＱ！ＪＥ—ＣＴＲＬ—Ｍ（）ＤＥ　＝‘‘ｌ”　力矩补偿控制器的输ｌ叶Ｊ厅式，０：输　到主动轴币¨　从动轴；Ｉ：输ｍ到从动轴；２：输｝｛；到主动轴；３：无输ｆｌＩ；　ＭＤ３７２５５　ＭＹＭ　ＭＳＴＯＲＱＵＥ—Ｃ　ＦＲＩ　一ＡＣＴＩＶＡ—　ＴＩＯＮ＝“ｌ”　力矩补偿控制器的激活方式，０：通过ＭＤ３７２５４；　１：通过信号ＤＢ３￥．ＤＢＸ２４．４；　ＭＤ３７２５６　ＭＹＭ　ＭＡＭＳ——ＴＯＲＱＵＥ——ＣＴＲＬ——Ｐ——ＧＡＩＮ　＝“５０”　力矩补偿控制器的Ｐ增益，范　：０～１００，　设置值为ＭＤ３２０００（轴最大速度）／Ｐ２００３（从动　轴额定扭矩）的百分数；　ＭＤ３７２５８　ＭＹＭ　ＭＡＭＳ—ＴＯＲＱＵＥ—Ｃ１、ＲＬ—Ｉ—ＴＩＭＥ　＝“０．１”　力矩补偿控制器的积分时间，增益＞０时，积分时　间有效；　ＭＤ３７２６０　ＭＹＭ　ＭＡ—ＭＳＭＡＸＣＴＲＩ　一ＶＥＩ　Ｏ＝　“１００”　力矩补偿控制器的最大速度，ＭＤ３２０００的百分　比，范罔：０～ｌＯ０；　ＭＤ３７２６２　ＭＹＭ　ＭＡＡＬＷＡＹＳ—ＭＳ—ＣＯＵｔ　ＬＩＮＧ——　ＡＣＴＩＶＥ＝“０’’　主从耦合的激活方式，０：临时耦合，通过ＮＣ指令　团　ＭＡＳＬＯＮ或接口信号ＤＢ３：ｌ＝．ＤＢＸ２４．７；１：永久耦合，　ＮＣ或ＰＩ　Ｃ控制无效。　ＭＤ３７２６４　ＭＹＭ　ＭＡＭＳＴＥＮＳＩＯＮ——ＴＯＲＱＵＥ＝　“０”　主从轴问的张力，张力为参考力矩的百分比，正负　值调整张紧方向，范围：一１００～１００；　ＭＤ３７２６６　ＭＹＭ　ＭＡ—ＭＳ—ＴＯＲＯＴＥＮＳＩＯＮＦＩＬ—　ＴＥＲＴＩＭＥ＝“０”　＿张力调整的滤波器时间常数，值＞０，张力调整滤　波器有效，范围：０～１００，单位：Ｓ；　ＭＤ３７２６８　ＭＹＭ　ＭＡ——ＭＳ——ＴＯＲＱＵＥ——ＷＥＩＧＨＴ——　ＳＬＡＶＥ＝“５０”　从轴力矩占总力矩的百分比，若主、从电动机一　样，设为５０，范围：０～１００；　ＭＤ３７２７０　ＭＹＭ　ＭＡＭＳＶＥｔ　ＯＴＯＬＣＯＡＲＳＥ＝　————“５”　主从速度差的粗定位窗口，窗口设置值为　ＭＤ３２０００的　分比，范同：０～１００；　ＭＤ３７２７２　ＭＹＭ　ＭＡ——ＭＳ——ＴＯＲＱＵＥ——ＶＥＬＯ——ＴＯＬ——　ＦＩＮＥ　＝“１”　主从速度差的精定位窗口，窗口设置值为　ＭＤ３２０００的百分比，范同：０～１００；　ＭＤ３７２７４　ＭＹＭ　ＭＡ—ＭＳ—ＭＯＴＩＯＮ—ＤＩＲ—ＲＥ—　ＶＥＲＳＥ＝“０”　反向从动轴的移动方向，０：从轴耦合方向不变；１：　从轴耦合方向取反。　３．４机床坐标系耦合　（１）机床坐标系耦合简介　在机床中，如果有两个或两个以上相对独立的机　床头需要完成相同的动作，但是却不能通过标准的耦　合功能实现时，可以使用机床坐标系耦合功能实现同　步的动作，即建立各自独立的坐标系，各自坐标系下的　几个轴在运动时通过位置检测和补偿等功能实现坐标　轴之间的位置同步。在机床坐标系耦合控制下的轴，　具有位移和速度同步功能，以同样的速度进行运动，速　度方向可以相同，也可以相反，并可将两个轴的位置　误差控制在设定的范嗣内。　机床坐标系耦合下的主动轴可以有１个或者多个　从动轴，但是从动轴与主动轴之间不能互换；对于从动　轴而言，不能是ＰＬＣ轴，也不能作为控制轴，并且在　ＪＯＧ模式下，从动轴不能单独动作。此外，应用机床坐　标系耦合功能，要求主动轴和从动轴必须同是旋转轴　或同是直线轴，且主动轴和从动轴不能是转换轴，主轴　不能使用机床坐标系耦合功能。　需要特别注意的是，机床坐标系耦合功能的激活　和关闭，是不可以通过ＰＬＣ接口信号控制的，只能通　过ＮＣ指令ＣＣ—ＣＯＰＯＮ和ＣＣ—ＣＯＰＯＦＦ打开或关闭。　激活机床坐标系耦合功能后，在轴诊断画面下可以看　到，从动轴的控制状态由速度控制改为位置控制。　机床坐标系耦合是选项功能，订货号为６ＦＣ５８００　—０ＡＭ７２—０ＹＢ０，这个选项包，激活授权时需要同时　选中这个订货号，以及６ＦＣ５８００—０ＡＭ２３—０ＹＢ０，功能　才可以生效。　在图４中，机床头１和机床头２分别由５个坐标　轴驱动，其在机械上间接相连，拥有各自独立的坐标　系，两个坐标系下的ｙ和ｙ２、ｚ和Ｚ２、Ｗ和Ｗ２、Ａ和　Ａ２以及ｃ和ｃ２，这５对坐标轴均可通过机床坐标系　实现耦合控制。　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｈｅａｃ　２　图４机床坐标系耦合示意图　（２）机床坐标系耦合功能的实现　工件精加ｌＴ时，对头、尾架电动机的定位精度有着　严格要求，因此采用机床坐标系耦合功能，但该功能是　不可以通过ＰＬＣ接口信号控制的，只能通过ＮＣ指令　ＣＣ—ＣＯＰＯＮ和ＣＣ—ＣＯＰＯＦＦ打开或关闭，如果每次都　在程序中输入这几个指令比较麻烦，因此使用Ｍ代码　调用。此外，出于安全的考虑，除了在丁件装夹的过程　中，尾架可以随动，其余状态下，头、尾架都是在同步状　态，因此在用Ｍ代码打开或是关闭机床坐标系耦合的　同时，应该相应地关闭或是打开主从耦合功能。　通用参数设置如下：　ＭＤ１０７１５［５］ＭＹＭ　ＭＮ—Ｍ—ＮＯ—ＦＣＴ—ＣＹＣＬＥ＝　“６５”　ＭＤ１０７１５［６］ＭＹＭ　ＭＮ—Ｍ—ＮＯ—ＦＣＴ—ＣＹＣＬＥ＝　“６６＂　ＭＤ１０７１６［５］ＭＹＭ　ＭＮ—Ｍ—ＮＯ—ＦＣＴ—ＣＹＣＬＥ—　ＮＡＭＥ＝“１＿６５ＭＣＳＯＮ’’　ＭＤ１０７１６［６］ＭＹＭ　ＭＮ—Ｍ—ＮＯ—ＦＣＴ—ＣＹＣＬＥ一　等　ｃＮｃ　ｓｅｍ．ｎａｒ数控专栏　ＮＡＭＥ＝“Ｉ．ｉ６ＭＣＳＯＦＦ”　ｆ一操作者通过点击界面中的垂直按键，即可激活对应的　控制方式。　ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ数控系统的硬盘路径Ｆ：＼　ＨＭＩ＼ｈｍｉｓｌ＼ｏｅｍ＼ｓｉｎｕｍｅｒｉｋ＼ｈｍｉ＼下有两个文件夹，文件　再将以下两个程序拷人制造商循环目录下即可。　１＿．６５ＭＣＳＯＮ．ＳＰＦ；　一ＭＡＳＬＯＦ（ＡＡ１　ＣＣ—ＣＯＰＯＮ（Ａ，ＡＡ）　夹ｃｆｇ中存放的是界面控制的架构文件，文件夹ｐｒｏｊ　中存放制造商二次开发用的界面文件。　Ｍｌ７　Ｉ＿ｉ６ＭＣＳＯＦＦ．ＳＰＦ；ｆ　一（１）修改配置文件ｅａｓｙｓｃｒｅｅｎ．ｉｎｉ，指定尾架自动　ＣＣ—ＣＯＰＯＦＦ（Ａ，ＡＡ）　控制界面的存放位置，在系统的诊断画面下：［ＳＴＡＲＴ—　ＦＩＬＥＳ］　ＳｔａｒｔＦｉｌｅ０７＝ａｒｅａ：＝ＡｒｅａＤｉａｇｎｏｓｉｓ，ｄｉａｌｏｇ：＝　Ｓ１ＤｇＤｉａｌｏｇ，ｓｔａｒｔｉｌｅ：＝ｄｉｆａｇ．ｃｏｎ。　ＭＡＳＬＯＮ（ＡＡ）　Ｍｌ７　轴参数设置（注：参数需要设置在从动轴上）　ＭＤ２８０９０　ＭＹＭ　ＭＭＭＥＮＴＳ：“ｌ”　—ＮＵＭ—ＣＣ—ＢＬＯＣＫ—ＥＬＥ．　（２）编制头尾架控制方式切换的界面程序，存放　在文件夹ｐｒｏｇ下，文件名为ｄｉａｇ．ｃｏｎｌ，因为机床坐标　系耦合是必须用指令激活的，所以做界面时使用了文　用于编译循环的程序段元素的数量（ＤＲＡＭ）；　ＭＤ２８１００　ＭＹＭ　ＭＭ——ＮＵＭ—　ＣＣ——ＢＬＯＣＫ——ＵＳＥＲ——　件功能“选择程序ｓＰ”语句，例如，机床坐标系耦合方　式激活，对应语句ＳＰ（”／／ＮＣ／ＣＭＡ．ＤＩＲ／［５５一ＭＣ—　ＳＯＮ．ＳＰＦ”）。　ＭＥＭ＝“１００”　用于编译循环的程序段存储器容量（ＤＲＡＭ），单　位ＫＢ；　ＭＤ６０９４６　ＭＹＭＭＮＣＣＡＣＴＩＶＥＩＮＣＨＡＮＭＣＳＣ　——（３）程序传人路径Ｆ：＼ＨＭＩ＼ｈｍｉｓｌ＼ｏｅｍ＼ｓｉｎｕｍｅｒｉｋ＼　————————ｈｍｉ＼ｐｒｏｊ＼，系统重启后，在系统的诊断画面下会出现　＝“ｌ＂　软键“头尾架控制”，点击该键，即可进入头尾架控制　方式切换界面，在界面中点击对应的垂直按键，再按下　循环启动键，即可以激活对应的方式，同时，头尾架的　控制状态也可以在界面中读出，以方便操作者实时监　控。头尾架控制界面如图５所示。　通用参数，选项功能激活，设置为１后需要ＰＯ复　位，复位后在轴参数中，才可以搜索到以下的参数；　ＭＤ６３５４０　ＭＹＭ　ＭＡＣＣＭＡＳＴＥＲＡＸＩＳ＝“４’’　———机床坐标系耦合的主动轴的机床轴号，Ａｌ轴为第　４根轴；　ＭＤ６３５４１　ＭＹＭ　ＭＡＣＣＰＯＳＩＴＩＯＮＴＯＬ＝“０．５”　——＿从动轴的监控窗口，此窗口检测的是绝对位置；　ＭＤ６３５４２　ＭＹＭ　ＭＡ“Ｏ”　—ＣＣＰＲＯＴＥＣ——ＭＡＳＴＥＲ＝　头、尾架控制状态　头、尾架位量控制模式　头、尾架力矩控制模式　碰撞防护对应的主动轴，头、尾架不会发生碰撞，　故不需要使用碰撞保护功能；　ＭＤ６３５４３　ＭＹＭ　ＭＡ—头、尾架随动控制模式　—ＣＣＰＲＯＴＥＣＯＦＨＯＮＳ＝　—“０＂　碰撞防护功能的配置；　ＭＤ６３５４４　ＭＹＭ　ＭＡ“—ＣＣ—ＣＯＬＨＳＩＯＮ—ＷＩＮ　＝一ｌ”　碰撞防护窗口；　ＭＤ６３５４５　ＭＹＭ　ＭＡ“０＂　—ＣＣ—ＯＦＦＳＥＴ—ＭＡＳＴＥＲ＝　图５头、尾架控制状态界面　用于碰撞防护的零点偏置。　３．５控制方式的切换　４加工验证　设计开发完成后，嵌人多策略控制模式的６台　ＸＫＨ８００Ｚ机床在笔者公司经过了叶片工件的小批　综上所述，头尾架的控制策略同时使用了随动、主　从和坐标系耦合三种控制方式，考虑到机床操作的安　全性和便利性，应用Ｅａｓｙ　Ｓｃｒｅｅｎ功能设计用户界面，　量连续加工试验，试验叶片毛坯为方钢，尺寸为３００　ｍｍ×７５　ｍｍ×４５　ｍｍ，材料为不锈钢。在叶片小批　西门子跟随误差补偿功能在数控龙门镗铣床上的应用　刘翔云　邵振廷　（济南二机床集团有限公司，山东济南２５００２２）　摘　要：介绍了西门子跟随误差补偿功能的工作原理、参数设置，以及利用伺服轨迹、圆度测试等调整、优化　跟随误差补偿相关参数的方法。利用跟随误差补偿功能，最大限度地减小轮廓偏差，改善加工质量，　达到增大位置环增益同样的效果。　关键词：跟随误差补偿；轮廓误差；伺服轨迹；圆度测试　中图分类号：ＴＧ６５９　文献标识码：Ｂ　ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｃｎｋｉ．１００５—２４０２．２０１６．１１．０３２　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｅｍｅｎｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇａｎｔｒｙ　ｔｙｐｅ　ＣＮＣ　ｂｏｒｉｎｇ——ｍｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ＬＩＵ　Ｘｉａｎｇｙｕｎ，ＳＨＡＯ　Ｚｈｅｎｔｉｎｇ　（Ｊｉｅｒ　Ｍａｃｈｉｎｅ—Ｔｏｏｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ｊｉ’ｎａｎ　２５００２２，ＣＨＮ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｉｅｍｅｎｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅｅ　ｓｅｒｖｏ　ｔｒａｃｅ　ａｎｄ　ｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｕｓｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｅｒｒｏｒ　ｔｏ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｉｍｉｔ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｔｏ　ｇａｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｓ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌｏｏｐ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｏｕｒ　ｅｒｒｏｒｓ；ｓｅｒｖｏ　ｔｒａｃｅ；ｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙ　ｔｅｓｔ　当数控龙门镗铣床的位置环增益（Ｋ　）因各种原　因无法增大时，在高速加工、圆弧插补时，会产生一个　较大的跟随误差和圆度误差，影响工件的加工精度。　在不增加位置环增益（Ｋ　）的情况下，为减小加工误　量连续加工试验过程中，多种耦合方式相结合的头　尾架控制模式，操作方便有效，工作稳定可靠，加工　出的叶片精度和表面粗糙度检测合格，通过了用户　的验收。　加工效率，满足了叶片加工的工艺要求，也充分体现了　ＳＩＮｕＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ＳＬ数控系统强大的功能及其良好　的开放性。　参社，１９９１．　考文献　机床发运至无锡透平叶片厂后，用户使用该机　床进行了多种型号的不锈钢方钢叶片（毛坯长度　２００～５８０　ｍｍ）和模锻叶片（毛坯长度３５０～５５０　ｍｍ）的大批量生产，超过半年的切削加工表明，机床　工作稳定可靠，头尾架运动控制实用有效，得到用户　［１］毕承恩，丁乃建．现代数控机床［Ｍ］．北京：北京机械工业出版　［２］ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ＳＩ　维修与凋髅［ｚ］．北京：西门子（中国）有限公　司，２０１３．　［３］范伯宁等ＰＬＣ可编程序控制器教程［Ｍ］．北京：海洋出版社，１９９３．　［４］ＤＯＣｏｎＣＤ　ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　０３　２Ｏ１３［ｚ］．北京：西门子（中国）有限公司，　２０１３．　好评，为叶片加工精度和加工效率的提高发挥了重　要作用。　［５］ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ｓｌ　Ｅａｓｙ　Ｓｃｒｅｅｎ（ＢＥ２）［Ｚ］．北京：西门子（中国）有　限公司，２０１１．　５应用体会　通过对ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８４０Ｄ　ＳＬ数控系统主从耦合、　随动控制、机床坐标系耦合３个功能的综合应用，形成　作者简介：代丽丽，女，ｌ９８２年生，高级工程师，主　委研究方向为数控机床电气设计。　（编辑谭弘颖）　（收稿日期：２０１６—０７—０５）　了可靠有效的嵌入式控制策略，实现了五轴叶片加工　中心的头尾架同步控制，解决了在工件装夹、粗加工和　文章编号：１６ｎ３８　如果您想发裹对本文的ｊＩ法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。　精加工过程中，头尾架控制上不同需求的问题，提高了　・　ｌ５４・　；　．　‘ｕｌ口　ｌｌ