由于機械電子技術的飛速發展，數控機床作為一種高精度、高效率、穩定性強的自動化加工裝備，已經成為機械行業必不可少的現代化技術裝置。數控機床的定位精度是影響其高精度性能的一個重要方面，因而也是數控機床驗收時的一個重要項目。利用數控系統的間隙補償功能進行調整，可以大大提高數控機床的定位精度，而電氣控制系統不同，其定位精度的補償方法也不盡相同。

    臺達DVP-20PM是一款專用運動控制型PLC，采用高速雙CPU結構形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等。

圖1 運動控制器DVP-20PM00D

1  間隙檢測

    一般機床在出廠前都有各項性能指標的測定過程，如利用激光干涉儀測定出相關參數。當然也可以通過百分表、千分表或者扭簧表等簡易設備進行現場測試，定出反向間隙的參考值。簡單地測試是否存在反向間隙的方法：從起點 A 開始，沿虛線空程運動到B 點，然后以B 點為起點切割一個整圓，如果B 點處存在封口不重合，可判斷X 軸機械傳動存在反向間隙。用20PM編寫一個測試程序如圖2和圖3。

    啟動運動程序OX1，OX1里編寫兩個指令，一個正向行走，然后畫個整圓。

圖2 測試程序

圖3 測試程序

    下面是用軟件監控，反映實際走的圖形，反映的是坐標位置。從A點出發，到B點，然后從B點走個整圓到C點，在X軸沒有間隙的情況下，實際機械加工B點與C點完全重合，有間隙的情況下，會出現不能封口的現象。

圖4 軟件監控界面

    在上面的測試中,初始狀態X軸間隙為0。中間X軸僅僅反向一次，所以能夠反映實際間隙。同樣的運動對于Y軸，則反映不出間隙。

    反向間隙是從正向到反向或者由反向到正向的換向過程產生的，無論正向反向還是反向正向，對間隙的影響是相當的。對于剛才這個測試初始狀態Y軸間隙為0，中間運動過程Y軸反向二次，在兩次過程中其正向到反向間隙和反向到正向間隙抵消，所以即使曲線閉合，也不能說明沒有誤差，只不過誤差反映在整個形狀。

    如果需要測試Y軸誤差，同樣可設置一個程序，讓在初始狀態歸完原點的情況下，Y軸正向直走一距離，然后劃一整圓。程序如圖5。

圖5 測試Y軸誤差程序

圖6 坐標值顯示界面

2   20PM間隙補償實現方法

    2.1通過特定寄存器設置間隙補償值

    X軸D1817，Y軸D1897，Z軸D2077。

    需要注意的是這里的補償值是以脈沖為單位，且為單字。最大補償為+/-30000個脈沖。補償原理是：各軸在歸完原點后處于初始狀態。20PM內部會檢測任意一次換向，20PM內部會在換向之后，先行走補償脈沖，然后按目標值執行。但是需要注意的是這個補償值，在觀察當前坐標位置D1848，D1928，D2008里體現不了。可以通過觀察伺服，或步進驅動實際接受脈沖來觀察換向補償的位置，或者把輸出接到高速計數觀察。

 2.2通過特殊指令實現補償功能

    通過MOVC指令補償間隙的好處是應用比較靈活，可在程序里任意位置插入直線補償。缺點是換向時需要自己判斷寫入。CNTC圓弧的圓心補償，可針對實際測出誤差，直接修改相應參數，還可以在有些刀具磨損應用中起作用，下面通過程序介紹應用指令實現直線補償及圓弧圓心補償的方法。圖7中程序實現了正向補償，反向不補償的功能。

圖7 正向補償，反向不補償程序

圖8圓心補償程序

    圖8中程序實現了對圓心的補償功能。其運行軌跡示意圖如圖9，圓（1）為未補償前所畫的圓弧圓（2）為補償X軸所畫出來的圓弧，圓（3）為補償Y軸所畫出來的圓弧，圓（4）為補償X，Y軸所畫出的圓弧。

圖9 運行軌跡示意圖

3 結束語

    20PM的間隙補償、圓弧圓心補償功能滿足了客戶對于磨床等精密系統應用的要求。