CNC數控機床補償你知道多少？

機床具有的係（xì）統性的機械相關偏差（chà），可以（yǐ）被係統記錄（lù），但由於存在溫度或機械負載等（děng）環境因素（sù），在後續使用過程中，偏差仍然可能出現或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用實際位置編碼器（qì）（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等）獲（huò）得的測量值來補償偏差，從（cóng）而獲得更佳的加工效果。本期給（gěi）大家介紹一下（xià）SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等（děng）實用的SINUMERIK測量（liàng）循環可在機床的持續監控與維護（hù）過程中為最終用戶提供全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部（bù）件（jiàn）和其驅動部件，如滾珠絲杠，之間進行力的傳（chuán）遞時會產生間斷或者延（yán）遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著（zhe）增加（jiā）機床的磨損，而且從工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸（zhóu）的運（yùn）動路徑與間接測量係統（tǒng）的測量值之間存在偏差。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近（jìn），這取決於間隙的大小。工作台及其（qí）相關編碼器也會受到影響：如（rú）果編（biān）碼器位置領先工（gōng）作台（tái），它提前（qián）到達指（zhǐ）令位置這意味著機床實際移動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸上使用反（fǎn）向間隙補償功能，在換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將（jiāng）以（yǐ）前記錄的偏差疊加到實際位置值上。

絲杠螺距誤差補償（cháng）

CNC控製係統中間接測量的測量原理基於這樣一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有效行程內保持不變，因（yīn）此在理論上，可以根據驅動電機（jī）的運動信息位（wèi）置推（tuī）導出直線（xiàn）軸（zhóu）的實際位置。但是（shì），滾珠絲杠的製（zhì）造誤差會導致測量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏（piān）差（取決於所用測量係統）與測量係統在機床上的安裝誤（wù）差（又稱為（wéi）測（cè）量係統誤差）可能進一（yī）步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激光（guāng）測量）測量CNC機床的自然誤（wù）差曲線，然後，將所需補償值保（bǎo）存在CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象限誤差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱為摩擦補償（cháng））適合（hé）上述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大幅提（tí）高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行為（wéi）可能（néng）導（dǎo）致輪廓（kuò）誤差。象限誤差補償可有效地減小此誤差並確保出色的加工效果。補（bǔ）償脈衝（chōng）的密度可（kě）以根據與加速度（dù）相關的特征曲線設置，而（ér）該（gāi）特征曲線可通過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程半（bàn）徑的偏差（尤其在（zài）換向時）被量化的記錄下來（lái），並通過圖形（xíng）化（huà）顯示在人機界麵上。

在新版本的（de）係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能能夠（gòu）根據機（jī）床不（bú）同轉速下的摩擦行為進行動（dòng）態補償，減小實際加工輪廓誤差，實現更高的控製精（jīng）度。

垂度和角度誤差補償

如（rú）果各（gè）機（jī）床單個部件的重量會導致活動部件位移和（hé）傾斜，則需要進行（háng）垂度補償，因為它會導致相關機床部分（包括導向係統）下（xià）垂。角度誤差補償則用於（yú）當移動軸沒有以正確（què）的（de）角度互相對齊時（例如，垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件重量所導（dǎo）致。在調試（shì）時測得的補償值被定量後按照相應的位置以某種（zhǒng）形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運（yùn）行時，相關軸的位置根（gēn）據存儲點的補償值進行插補。對於每次連續路徑移（yí）動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償（cháng）

熱量可能（néng）導（dǎo）致機床各部分膨脹。膨（péng）脹範圍取決於各機床部分的（de）溫度、導熱（rè）率等。不同溫度可能導致各軸的實際位置發生變化，這會對加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變化（huà）可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤（wù）差曲線均可定義。為了（le）始終正確補（bǔ）償熱脹，必須（xū）通過功能塊不（bú）斷從PLC向CNC控製係統重（chóng）新（xīn）傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角參數。意外參數的變化會由控（kòng）製（zhì）係統自動消除，從而避免機床過載並激活監控（kòng）功能。

空間誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位置、它（tā）們的相互補償以及刀具定向誤差，可能導致轉頭和回轉（zhuǎn）頭等部件出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中進給軸的導向係統將出現小誤差。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線（xiàn）度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互（hù）對齊時，可能出現其他誤差。例如（rú），垂直誤差。在三軸機床中，這意味（wèi）著在刀尖上可能會產生21項（xiàng）個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再（zài）加（jiā）三個角度誤差（chà）。這些偏差（chà）共同作用（yòng）形（xíng）成總誤差，又稱為（wéi）空間（jiān）誤差（chà）。

空間誤差描述了實際機床的刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的（de）刀具（jù）中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能夠借助激光測量設備確定空（kōng）間誤差（chà）。僅測量單個位（wèi）置的誤差（chà）是遠遠不夠（gòu）的，必須測量整個加工空間內的所有機床誤差。通常需要記錄（lù）所有位置的測量值並繪成曲線，因為（wéi）各誤差大小取決於相關進給軸（zhóu）的位置與測量（liàng）位置。例如，當y軸與z軸處於不同位置時，導致x軸產生的偏差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出現誤差（chà）。借助“CYCLE996 –運動（dòng）測量”，隻需幾分鍾（zhōng）即可確定回轉軸誤差。這意味著，可以不斷檢查機床的準確性，如果（guǒ）需要，即使（shǐ）在生產中，也可以校正（zhèng）準（zhǔn）確性。

偏差補償（動態前饋控製）

偏差指在機床軸運動時位置控製（zhì）器與標準的偏差。軸偏差為機床軸的目標位置與其實際（jì）位置的差（chà）值。偏差導致與速度相關的不必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時，如圓形、方形（xíng）輪廓等。憑借零（líng）件程序中的NC高級語言（yán）命令FFWON，在（zài）沿路徑移動時，可以將與速度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路徑（jìng）精度，從而獲得（dé）更好（hǎo）的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控製的命令

FFWOF: 關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在（zài）極端情況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可以激活電（diàn）子配（pèi）重功能。在（zài）沒有機械或液壓配重的負載軸中，一旦鬆開（kāi）製動（dòng）器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償意外（wài）的軸下垂。在鬆（sōng）開製動（dòng）器後，靠恒定（dìng）的平衡扭矩來保持下垂軸的位（wèi）置。