CNC數控機床補償你知道多少？

機床具有的係統性的機械相關偏差，可以被係統記錄，但由（yóu）於存在溫度或機械負載等（děng）環（huán）境因素，在後續使用過程中，偏差仍然可能出（chū）現或增加。在（zài）這些情況下（xià），SINUMERIK可以提（tí）供不同的補償功能。使（shǐ）用實際位置編碼器（qì）（如光柵）或額外的（de）傳感（gǎn）器（如激光幹涉儀等（děng））獲（huò）得的測（cè）量值來補償偏（piān）差，從而獲得更佳的加工（gōng）效果。本期給大家（jiā）介（jiè）紹一（yī）下SINUMERIK常見的補償（cháng）功能，“CYCLE996 運動測量”等實用（yòng）的SINUMERIK測量循環可在（zài）機床的持（chí）續監控與維護（hù）過程中為最終用戶提供全麵支持。

反（fǎn）向間（jiān）隙補償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠絲杠，之間進行力的（de）傳遞時會產生（shēng）間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著增（zēng）加（jiā）機床的磨損，而且從工（gōng）藝（yì）上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動路（lù）徑（jìng）與間接測量係統的測量值之間存在（zài）偏差。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決於間隙的大（dà）小。工作台及其相關編碼（mǎ）器也會（huì）受到影響（xiǎng）：如果編碼器位置領先工作台，它提前到達指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向（xiàng）間隙（xì）補償（cháng）功能，在換（huàn）向時，以前（qián）記錄的偏差將自動（dòng）激活，將以前記錄的偏差疊加到實際位置值（zhí）上。

絲杠螺距誤差補償

CNC控製係統中間接測量（liàng）的測量（liàng）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，因此在理論上，可以根據驅動電機的運動信息位置推導出直線軸的（de）實際位置。但是，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）。測量偏差（取決於（yú）所（suǒ）用測量係統）與（yǔ）測量係統在機床上的（de）安裝誤差（又（yòu）稱為測量係統誤差）可能進一（yī）步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用（yòng）一套獨立的測量係（xì）統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差曲（qǔ）線，然後（hòu），將所需補償值保存在CNC係統中進行補償。

摩（mó）擦補償（象限誤差補償）和（hé）動態摩擦補償

象限誤差（chà）補償（又稱為摩（mó）擦補償）適合上述所有情況，以便在加工圓形（xíng）輪（lún）廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高進給（gěi）速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不（bú）同摩擦行為可能導（dǎo）致輪廓誤差。象限誤差補償可（kě）有效地減小此誤差（chà）並確（què）保出色的加工效（xiào）果。補償脈衝的密度可以根據與加速度相關的特征曲線（xiàn）設置，而該特征（zhēng）曲線可通過圓度測試來確定（dìng）和參數化。在圓度（dù）測試（shì）中，圓形（xíng）輪廓的實際位置和編程半（bàn）徑的偏差（尤其在換（huàn）向時）被量化的記（jì）錄下來，並（bìng）通過圖形（xíng）化顯示在人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集（jí）成的動態摩擦補（bǔ）償（cháng）功能能夠根據機床不同轉速下的摩（mó）擦行（háng）為進行動態補償，減小實際加工輪廓誤差，實現（xiàn）更高的控製精度。

垂度和角度誤差補償

如果各機床單個部件的重量（liàng）會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機（jī）床部分（fèn）（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用於當移動軸沒有以正確的角度（dù）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致。在調試時測得的補償值（zhí）被定量後按照相應的位置（zhì）以某種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床（chuáng）運行時，相關軸的位置根據存（cún）儲點的補償值進行插補。對於（yú）每次連續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各（gè）部分膨（péng）脹（zhàng）。膨脹（zhàng）範（fàn）圍取決於各機床部分的溫度（dù）、導熱率等。不同溫度可能導致（zhì）各軸（zhóu）的（de）實際位置發（fā）生變化，這會對（duì）加工中（zhōng）的（de）工（gōng）件精度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在（zài）不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始（shǐ）終正確補償熱脹（zhàng），必（bì）須通過功能塊不斷從PLC向CNC控製（zhì）係統重新傳遞溫（wēn）度補償值、參考位置和線（xiàn）性梯度角參數。意外（wài）參數的變化會由（yóu）控製係統（tǒng）自動消除，從而避免機（jī）床過載並激活監控功能。

空間誤差補（bǔ）償係統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償（cháng）以（yǐ）及刀具定（dìng）向誤差，可（kě）能導（dǎo）致轉頭和回轉頭等部件（jiàn）出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中（zhōng）進給軸的導向係統將（jiāng）出現小誤（wù）差。對（duì）於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線度誤差；對於（yú）旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角（jiǎo）和翻滾角誤差（chà）。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸機床中，這意味著在刀尖上可能會產生21項個幾何誤（wù）差：每個線性軸（zhóu）六個誤差類型（xíng）乘以三個軸，再加三個角度（dù）誤差。這些偏（piān）差共同作用形成總誤差，又稱為（wéi）空間（jiān）誤差（chà）。

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

偏差補償（動態前饋控製（zhì））

偏差指在機床軸運動時位置控製器（qì）與標準的偏（piān）差。軸偏差為機床軸的（de）目標位置與（yǔ）其實際位置的差值。偏差導致與（yǔ）速度相（xiàng）關的不（bú）必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借零件程（chéng）序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可（kě）以將與速度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路徑精度，從而獲得（dé）更好的加工效（xiào）果。

FFWON: 啟（qǐ）動（dòng）前饋控製的命令

FFWOF: 關閉前饋控製的（de）命令

電（diàn）子配重補償

在極端情況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件（jiàn）造成損壞，可（kě）以激活電子配重功能。在沒有機械（xiè）或液壓配（pèi）重的負載（zǎi）軸中，一旦鬆開製（zhì）動器，垂直軸會（huì）意外下（xià）垂。在激活電子配重後，可以補（bǔ）償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。