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由于機械電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床作為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強的自動化加工設(shè)備，越來越多的受到大家的關(guān)注。數(shù)控系統(tǒng)的定位精度是影響其高精度性能的一個重要因素，而利用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)自帶的螺距補償和垂度補償功能可以極大的降低機床的定位誤差，提高機床的定位精度。本文就此介紹了這兩種方法在實際中的具體使用。
補償一般在機床幾何精度調(diào)整完成后進行，這樣可以盡量減少幾何精度對定位精度的影響。一般情況下，螺距補償可以運用在所有的直線進給軸以及旋轉(zhuǎn)軸中，垂度補償多運用在鏜床的主軸箱滑枕或鏜桿與立柱間的交叉補償。
1． 螺距補償
840D數(shù)控系統(tǒng)的螺距補償功能是一種絕對型補償方法，螺距補償是按軸進行的。我們設(shè)定補償起始點位置a，補償終止點位置b，補償間隔距離c,那么需要插補的中間點的個數(shù)n，其中n=1+(b-a)/c。
具體操作步驟如下：
1、設(shè)置軸數(shù)據(jù)MD38000 MM_ENC_COMP_MAX_POINTS[t] =n,修改此參數(shù)后會引起NCK內(nèi)存的重新分配。所以修改后要在服務(wù)菜單下對NC做一次備份。（t=所補償軸的軸號）
2、對系統(tǒng)做一次NCK復(fù)位后會出現(xiàn)“M4400” 報警，提示軸參數(shù)丟失，此時將1）步驟下的NC備份Load進NC系統(tǒng)。
3、在Nc-Active-Data菜單下Copy出“CEC_DATA”到一個新建立的備份文檔目錄*.MDN中。
4、 在新的目錄下找到并打開補償文件表格，根據(jù)測量人員測量的數(shù)據(jù)把相應(yīng)的補償點直接在表格中更改。保存并關(guān)閉編輯器。
5、設(shè)定軸參數(shù)MD32700 ENC_COMP_ENABLE=0,將修改后的補償表格 Load進NC系統(tǒng)。
6、設(shè)定軸參數(shù)MD32700 ENC_COMP_ENABLE=1,做一次NCK復(fù)位。
7、 軸回參考點，新的補償數(shù)據(jù)生效。
可以在 “Diagnostics”------“Service display”------“Service Axis”界面下看到數(shù)據(jù)改變。
螺距補償獲取補償數(shù)據(jù)一般通過激光檢測儀器，通常要經(jīng)歷兩個步驟，一單步程，二多步程。前者是為了根據(jù)機床軸誤差建立補償曲線，后者是為了檢測出軸的反向間隙、定位精度、重復(fù)精度、位置偏差。
以筆者對一臺電氣改造后的PAMAφ140實際操作為例，X軸行程-50mm～5870mm, 補償起始點位置a=0，補償終止點位置b=5800，補償間隔距離c=200，那么需要插補的中間點的個數(shù)根據(jù)n=1+(b-a)/c即n=30，循環(huán)次數(shù)p=n-2即p=28。
X軸行程圖
走單步程前必須先對軸回參考點，以保證基準點的唯一性。
單步程流程圖
單步程程序 XDBC1.MPF
G01G90X0 F4000
G4F4
L100 ; 軸進200mm退200mm
L101 P27 ; 軸進400mm退200mm循環(huán)28次后，軸運行到5600mm處
G01G91X250F4000
G4F4
X-50 ; 軸運行250mm后返回50mm，使差值等于c
M30
子程序L100.SPF
G01G91F4000
X200
G4F4
X-200
G4F4
M02
子程序L101.SPF
G01G91F4000
X400
G4F4
X-200
G4F4
M02
流程做完后，將激光干涉儀檢測的誤差值編輯進補償表格即可。一般說來在以光柵尺作為檢測元件的全閉環(huán)工作方式下，補償數(shù)據(jù)不應(yīng)大于1mm。而以電機自帶編碼器作為檢測元件的半閉環(huán)工作方式下，補償數(shù)據(jù)不受此限制，可根據(jù)實際情況填寫。很多機床在經(jīng)過長期使用后原有的傳動比可能因為齒輪磨損等諸多原因有所改變，建議在做補償之前，特別是僅采用半閉環(huán)工作方式的軸，用激光干涉儀復(fù)查電機的傳動比，以縮小補償誤差。
1． 垂度補償
垂度補償多應(yīng)用在鏜床的主軸箱滑枕或鏜桿與立柱間的交叉補償。通過調(diào)節(jié)主軸箱也就是Y軸垂直于立柱的位置，最大限度的消除滑枕或鏜桿水平伸出后在重力作用下對其伸出水平的影響。同螺距補償一樣，補償起始點位置a，補償終止點位置b，補償間隔距離c，那么需要插補的中間點的個數(shù)n，其中n=1+(b-a)/c。
具體操作步驟如下：
1、設(shè)定通用參數(shù)MD19300 COMP_MASK=4。
2、設(shè)定通用參數(shù)MD10260=1
3、設(shè)定軸參數(shù)MD18342 MM_CEC_MAX_POINTS[t]=n, 修改此參數(shù)后會引起NCK內(nèi)存的重新分配，同時出現(xiàn)“M4400” 報警，此時要在服務(wù)菜單下對NC做一次系統(tǒng)備份。
4、設(shè)定41300=1,激活補償表格。
5、對系統(tǒng)做一次NCK復(fù)位后會出現(xiàn)軸參數(shù)丟失報警，此時將2）步驟下的NC備份Load進NC系統(tǒng)。
1、在Nc-Active-Data菜單下直接復(fù)制“EEC_DATA”到一個新建立的備份文檔目錄*.MDN中。
2、 在新的目錄下找到并打開補償文件表格，根據(jù)測量人員測量的數(shù)據(jù)把相應(yīng)的補償點直接在表格中更改。
3、設(shè)定軸參數(shù)MD32710 ENC_COMP_ENABLE=0,將修改后的補償表格 Load進NC系統(tǒng)。
4、設(shè)定軸參數(shù)MD32710 ENC_COMP_ENABLE=1,做一次NCK復(fù)位。
5、參照軸和輸出軸均需回參考點，新的補償數(shù)據(jù)生效。
可以在 “Diagnostics”------“Service display”------“Service Axis”界面下看到數(shù)據(jù)改變。
筆者還是以PAMAφ140實際操作為例，W軸（滑枕）行程+5mm～-700mm, 補償起始點位置a=0，補償終止點位置b=-600，補償間隔距離c=-100，那么需要插補的中間點的個數(shù)根據(jù)n=1+(b-a)/c即n=7，循環(huán)次數(shù)p=7-2即p=5。
垂度補償?shù)姆椒ㄒ^螺距補償簡便，無須激光干涉儀就可以完成。沿滑枕進給方向置放一水平尺，以X軸（床身工作臺）和Y軸（主軸箱）方向校準平尺。然后在MDA方式下以距離c為間隔向W軸負方向分段進給，記錄下每個節(jié)點的誤差值，重復(fù)測量幾次，取各點記錄誤差值的平均值寫入補償表格。
垂度測量示意圖
關(guān)于螺距補償和垂度補償表格的導(dǎo)入還有種方法是修改補償文件格式為加工程序，將補償文件復(fù)制到零件程序時系統(tǒng)會自動添加文件頭，然后在AUTO方式下運行一遍該程序即可。
垂度補償?shù)谋砀衽c螺距補償?shù)谋砀駞^(qū)別在于增加了參考軸和輸出軸的概念，在表格中的體現(xiàn)為
$AN_CEC_INPUT AXIS(0)=Ax4 ；4表示W(wǎng)軸的軸號
$AN_CEC_OUTPUT AXIS(0)=Ax2 ；2表示Y軸的軸號
$AN_CEC_DIRECTION(0)=-1 ；負方向有效（1：正向，0：雙向。-1：負向）
通過和螺距補償表格的對比我們可以得到以下啟示，螺距補償僅針對單軸，補償是雙方向都生效的，我們補償曲線的建立必須考慮雙方向的綜合誤差，取最佳的平衡點。而垂度補償引入了參考軸的概念，參考軸可以是軸本身也可以是其他軸，補償?shù)姆较蛞彩强蛇x擇的。在我們應(yīng)用時有很大的靈活性。
1． 螺距補償和垂度補償?shù)木C合應(yīng)用
在實際運用中因為機械本身幾何精度的不穩(wěn)定性經(jīng)常導(dǎo)致螺距補償一個方向比較理想，另一個方向差異比較大，甚至出現(xiàn)誤差曲線交叉的情況。如果僅使用螺距補償，補償能力有限，無法滿足機床精度要求，我們可以考慮采用以使用螺距補償為主，垂度補償為輔的補償方式，盡最大的可能將機床精度修調(diào)到最佳狀態(tài)。
首先對此軸進行常規(guī)的螺距補償（在此不再復(fù)述）。然后進行單軸的垂度補償，主要修改垂度補償表格內(nèi)下面幾個地方。（n=實際需要補償?shù)妮S號）
$AN_CEC_INPUT AXIS(0)=Axn
$AN_CEC_OUTPUT AXIS(0)=Axn
$AN_CEC_DIRECTION(0)=(1、0、-1)
注意兩點：
1、 此時的INPUT AXIS和OUTPUT AXIS一定要選同一軸。
2、 在選擇方向DIRECTION上，選擇螺距補償效果不理想的那個方向。
最后我們軸回參考點。在840D診斷部分的軸調(diào)整界面下可以很清楚的看到在一個方向螺距補償生效，反向時螺距補償和垂度補償的數(shù)據(jù)同時生效。
