1.机床简介
法国COMAUURANE25V3型加工中心（见图1），控制系统是西门子840D数控系统、采用Kessler的30kW高速电主轴，X/Y/Z三个直线轴使用西门子直线电动机驱动，配备双刀库自动换刀，实现了机床高速加工。
2.机床结构特点
进给轴控制刀具运动，使用双直线电动机的龙门式框架结构，提高机床刚性，充分利用机床加工空间；回转轴（A轴或B轴）用于工件的回转和摆动；C轴是高速电主轴，转速为18000~24000r/min。
机床轴结构如图2所示。
与传统滚珠丝杠传动方式比较，采用直线电动机的传动方式具有以下明显优势：
（1）减少中间传动环节，提高伺服系统动态响应性能。
（2）消除了机械产生的传动间隙和误差，定位更准确。
（3）减少了机械部件的摩擦，运动噪声小。
（4）能量消耗少，传动效率高。
直接驱动的直线轴与直接驱动的回转轴相组合，使机床所有的运动轴具有较高的动态性能和调节特性，从而为高速度、高精度和高表面质量加工提供了最佳条件。
3.轴同步的原理
（1）轴同步的起因：在机床实际加工中，X1/X2，Y1/Y2，Z1/Z2是各自作为一个轴参与编程动作。
①龙门框架式的机床结构，由于重力的作用，造成机械结构的变形。
②X1轴和X2轴导轨与刀架的摩擦阻力不一样，在机床高速移动时出现偏差。
为了提高机床刀架的定位准确，并消除刀架的扭曲现象，可以通过在X1/X2间作一个补偿，以保障X2－X1尽可能的等于零，以保障中心线的理论与实际位置尽可能的吻合，我们把这个补偿的过程叫做“轴同步”。
（2）同步功能的实现：840D数控系统中可以选择悬垂补偿功能（sagcompensation），系统中将X1轴定义为基准轴，X2轴是补偿轴，因此实际上是相对于X1轴而对X2轴的补偿（偏差可正可负)。通过轴参数的配置、补偿文件的执行，实现了补偿功能。COMAUURANE系列机床在840D数控系统的基础上，开发了一个名为CEP_GANT的程序，使整个轴同步的过程更加简单便捷。
选择几个坐标点（例如5个或6个，由参数MD18342定义）的位置坐标实际值和电流值，根据这些坐标值和电流值的大小，数控系统可以判断出这些坐标位置的误差值和导轨阻力的大小，然后对相应的坐标轴进行位置补偿。
以下程序是COMAUURANE系列机床的轴同步程序及解读：
4.轴同步的应用
（1）什么情况需要轴同步？
机床在初始安装调试阶段或更换X1、X2轴的导轨、电动机、光栅尺后是必需要做轴同步的。我们考虑的主要是在设备正常使用中，如：X1或X2轴在机床正常循环时，出现伺服回路的报警：“轴跟随误差”、“轮廓监控”、“驱动故障”等，往往会同时出现一些机床安全监控的报警。如果这些报警可以直接“复位”，或者在机床断电后消失，机床又可以正常循环；并且机床的机械部分正常，导轨的润滑是正常的,刀架移动是正常的等，即所有与X1和X2轴有关的机械部件状态都是正常的，这个时候就可以考虑是否X1、X2的同步不好。两种方法判断：
①自动循环时，观察X1、X2的电流值，正常情况下，直线电动机的负载电流应5%。
②手动将X轴移动到两端（URANE25型机床坐标是20、780），按下“急停”后，查看X1、X2轴坐标，差值最大应在20~30μm（两端总是相反方向）。如果出现上述之一，就需要对X1、X2重新进行同步。
（2）轴同步的步骤。
①因是对X1、X2重新同步，首先需要取消X1和X2的sag补偿，修改参数PM32710[0]=0。
②X1、X2补偿取消：PM32700[0]=0。
③按Reset健“//”或者选择“激活参数”。
④记录同步前后电动机电流测量（见表1）。
根据电流数据表设定的5个坐标点，移动X轴至行程中各不同点，并记录X1和X2轴各点的电流值（进入该页面：诊断/维修/驱动维修，实际电流的平均值）。
⑤X1和X2同步前后测量值差值（见表2）。根据位置数据表设定的5个坐标点，移动X轴至行程中各不同点。在每个位置，按“急停”键，切断轴电源，记录X1和X2轴的位置。
⑥计算X1－X2的差值并且将其输入程序CEP_（在文件Piéces/Calibres下面），选择并执行程序CEP_（在在文件Pièces/Calibres下面），系统提示窗口显示“Tableactive”，表示同步已执行完成。
⑦重复④、⑤步，检查补偿后的效果，如表1、表2所示。
⑧激活X2的sag补偿：
PM32700[0]=1。⑨激活X1和X2轴的补偿：PM32710[0]=1。
5.结语
对COMAUURANE25V3型加工中心轴同步应用过程的解析，我们深入了解了840D系统的轴同步功能实现过程。并通过解读COMAU的同步程序及整个同步的过程，掌握轴同步的应用时机，对于处理COMAU同类型机床的故障提供了借鉴。当然，COMAU此类机床还有很多特有的功能，有待我们更进一步地探索研究。
原文刊发于：《金属加工（冷加工）》2014年第24期75页，金属加工版权所有。
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