摘要:  SINUMERIK 840C数控系统目前是世界上最先进的著名的数控系统之一,它能够控制各种最复杂的机床加工.它功能强大,性能超群.有许多功能,其中IKA(列表的插补与补偿) 是它其中的一项,给我们带来了极大的方便.

当我们在改造旧机床的时候,往往发现机械的精度不禁人意,有较大的机械误差.比如说立车横梁的下凹,镗铣床的方滑枕的倾斜等等.改造时要化很大的力气,要经过机械的加工和大量的人工铲刮.要达到原来的精度非常困难.就是新的机床,由于某些机械加工的原因,要完全达到出厂的制造精度也较困难.有的是略微超出精度要求,但完全要依靠机械来调整,又比较困难.SINUMERIK 840C数控系统提供了IKA(列表的插补与补偿) ,依靠数控补偿调整的办法来补偿由机械因素引起的误差,使之获得最佳的效果.(见图一)图中由于某些原因,机床的横臂在车头箱移动时,发生了略微的倾斜.可以用IKA功能,使车头箱向-Y方向移动时,在+Z方向按曲线的方向补偿,使之保持平行.

在改造旧机床时往往保持原来的直流伺服系统和直流主电机,因此多数采用SINUMERIK 840C数控系统. 由于SINUMERIK 840C数控系统目前是世界上最先进的著名的数控系统之一,它能够控制各种最复杂的机床加工、它既能控制模拟量,也控制数字量、它功能强大,性能超群.有许多优越的功能,其中IKA(列表的插补与补偿) 有其独特的功能.

IKA (interpolation and compensation with table) 即为列表的插补与补偿.

它用来完成以下的功能,主要是:

各轴本身引起的机械误差(即倾斜)(sag)

丝杆螺距误差(Lead screw errors)

下面作简单的介绍:

   图一.用IKA功能进行机械倾斜的补偿

以此按下SINUMERIK 840C数控操作面板上的软键,【DIAGNOSIS】诊断-----【START UP】启动-----【MACHINE DATA】机床数据-----【IKA data】IKA数据,即可调用IKA数据的显示.(见图二)

 图二.IKA数据的显示图

见图左下有三个软键:

即  %IKA1  【IKA configuration】IKA结构

    %IKA2  【IKA curve pointers】IKA补偿曲线

    %IKA3   【IKA points】IKA补偿点

%IKA1:

这个数据区域包含了32个可能的IKA结构.(IKA1-IKA32)

对于每个IKA结构主要定义了:

（1）Control curve number. 控制曲线的编号

（2）IKA active. IKA是否起作用.(Yes或No)

（3）Internal state. 内部状态.(On/Over)

（4）Direction-dependent. 依据方向.(Yes或No)

（5）Direction 补偿方向(Positive正向或Negative负向)

（6）Intermediate valve interpolation. 中间值插补(Linear 直线)

（7）Type of input variable A. 输入变量A的类型(set point axis position>>设定点轴位置)

（8）Number of input variable A. 输入变量A的号.(X、Z、X1、X2、C)

（9）Type of output variable.输出变量的类型.(axis compensation >>轴偿)                                                                                                                                                                                       （(10）Number of output variable.输出变量的号.(X、Z、C)

（11）Max limitation and Min limitation.最大限制和最小限制.

%IKA2:

对于每个IKA结构可能控制32个补偿曲线(Curve)(IKP1-IKP32),需要定义实际曲线起始点(Start point)和结束点(End point),以及工作状态(Status)应为计算(Calculate).

%IKA3:

这个数据区域表示所有使用的和不可使用的补偿点的总和.最大规模范围可达65536KP.定义了插补位置(Interpolation position)及绝对插补量(Absolute interpolation point)(见图三).

 图三.IKA1、IKA2、IKA3的控制链

某一台重型数控车床的IKA data 见附表.

见附表,一共有7条补偿曲线(分别为曲线1、2、3、4、

5、6、20).曲线1为X轴(拖板横向运动)的位置的精度补偿(丝杆螺距补偿);曲线2为Z轴(拖板纵向运动)正向运行的位置的精度补偿,曲线3为Z轴(拖板纵向运动)反向运行位置的精度补偿;曲线4、5分别为右刀板X1轴、左刀板X2轴的位置的精度补偿;曲线6为主轴的分度轴(C轴)的位置的精度补偿.

以曲线1为例,在X轴的位置精度补偿共有32点.从第1点对应的655000(655mm)开始,每50mm用激光测定精度之后进行补偿,直到第32点2200000(2200mm)全部补偿好,调整到符合X轴精度要求为止.

对于曲线20来说,是作为X轴和Z轴的垂直度的补偿.要求移动X轴时同时补偿Z轴.由于 X轴和Z轴的垂直度略微超出精度要求,但完全要依靠机械来调整其垂直度,又比较困难,因此进行了IKA补偿.曲线20从起始点3000开始,结束点为3001;即X轴的整个行程从X轴的652mm开始到2202mm结束;对应Z轴从0开始负向移动0.35mm.因此,补偿曲线是一条斜线.原来由于X轴和Z轴的垂直度超标,因而在加工外径为1000mm的圆盘的平面时,测量平面的平直度为中凸0.06mm.经过IKA补偿使之再加工测量平面的平直度为中凹0.015/1000mm,符合出厂要求.

另外,SINUMERIK 840C还提供温度补偿TC(Temperature compensation),由于热的膨胀对温度引起的误差进行补偿.TC或IKA是SINUMERIK 840C的一种独立的任选.二个作为完全独立的选件装入.各自的结果一起加之轴上,特殊地给予一个轴绝对的运行路径.若几个插补或补偿必须计算时,则它们全部所取得的公共值作为一个输入变量.这些功能在所有方式必须在回参考点之后才起作用.

IKA(列表的插补与补偿)使用方便、设定参数少、显示直观、清晰,一目了然,可以方便地制成图表,便于我们的分析和管理.

作为补偿首先也应尽可能保证机械的误差减到最小为好,再进行IKA数据的补偿,使之.达到最佳值.

对于各种类型的数控机床,都有一个补偿问题.比如,数控镗铣床的方滑枕伸出的低头补偿;数控立车的横梁补偿等等,几何都可以使用IKA 进行补偿.我们要深入研究、充分利用SINUMERIK 840C的IKA功能 ,使国产的数控机床的性能、精度达到更加完美的境界.

参考文献：

[1] SINUMERIK840C PROGRAMMING GUIDE.01.99 EDITION.

[2] SINUMERIK840C OPERATOR’S GUIDE.01.99 EDITION.

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