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（xì）統記錄，但由於存在溫度或機械負（fù）載等環境因素，在後續使用（yòng）過程中，偏差仍然可能出現或增加（jiā）。在這些情況下，SINUMERIK可以（yǐ）提供不（bú）同的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如（rú）激光幹涉儀等）獲得（dé）的測量值來補償偏差，從（cóng）而獲得更佳的加工效果。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等實用的SINUMERIK測量（liàng）循環可在機床的持續監控與維護過程（chéng）中為最終用戶提供全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠（zhū）絲杠，之間進行力的傳遞時會產生間（jiān）斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著增加機床的（de）磨損，而且從工藝上講也是難以實現的（de）。機（jī）械間隙導致軸/主軸的運動路（lù）徑與間接測量係統（tǒng）的測量值之間存在偏差。這意（yì）味（wèi）著一旦方向改變，軸將移動得（dé）過遠或過近，這取（qǔ）決於間隙的大（dà）小。工作台及（jí）其相關編碼器也會受到影響：如果編（biān）碼器位置領先工作台，它提前到達指（zhǐ）令位置這意味著（zhe）機床（chuáng）實際移動（dòng）的距（jù）離縮（suō）短了。在（zài）機床運行，通過在相應軸（zhóu）上（shàng）使用（yòng）反向間隙補償功能，在（zài）換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將以前記錄（lù）的偏差疊加到實際位置值上。

絲（sī）杠螺距誤差補償

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（chí）不變（biàn），因此在理論上，可以（yǐ）根據驅動電機的運動信息位置推導出（chū）直線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製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（chà）（取決於（yú）所（suǒ）用測量係統（tǒng））與測量係統在機床上的安裝誤差（又稱為測量係統（tǒng）誤差）可能進（jìn）一步加劇此問題（tí）。為了補償（cháng）這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（tǒng）（激光測量）測量（liàng）CNC機床的自然誤差曲線，然後，將（jiāng）所需補償值保存在CNC係統中（zhōng）進（jìn）行補償。

摩擦補償（象限（xiàn）誤差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱為摩（mó）擦補償）適合上述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦（cā）行為可能導致輪廓誤差。象限誤差補償可有效地減小此誤差並確保出色的加工效（xiào）果。補償脈衝的密度可以根據與加（jiā）速度（dù）相關的特征曲線設置，而該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徑的偏差（尤其在換向時）被量化的記錄下來，並通過圖形化顯示在人機界麵上。

在新（xīn）版本的係統軟件上，集成的動態摩擦補償功（gōng）能能夠根據機床不同轉速下的摩擦（cā）行為進行動態補償，減小實際（jì）加工輪廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度和角度（dù）誤差補償

如果各機床單（dān）個部件的重量會導（dǎo）致活動部件位移和傾斜，則需要進（jìn）行垂度補償，因為它會導致相關機床部（bù）分（包括導向係統）下垂。角度（dù）誤差補償（cháng）則（zé）用於當移動軸沒有以正確的角度互相對齊時（例如，垂直）。隨著零點位（wèi）置的偏移不斷增（zēng）加，位置誤差（chà）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被定（dìng）量後按照（zhào）相應的位置（zhì）以某種形式，如補（bǔ）償（cháng）表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相（xiàng）關（guān）軸的位置（zhì）根據存儲點的補償值進行插補。對於每次連續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍取決於各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫度可能導致各軸的實際（jì）位置發生變（biàn）化，這會對加工中的工件精（jīng）度產生負麵影響。這些實（shí）際值變化可以通過溫度補（bǔ）償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可（kě）定義。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控（kòng）製係統重新傳遞溫度補償（cháng）值、參考位置和線性梯度角參數（shù）。意外參（cān）數的變化會（huì）由控製（zhì）係統自動消（xiāo）除，從而避（bì）免機床過載並激活監控功能。

空間誤（wù）差補償係統（VCS）

回轉（zhuǎn）軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤差，可（kě）能（néng）導致轉頭和回轉頭等部件出現係統性幾何誤（wù）差。此外，每個機床中進（jìn）給軸（zhóu）的導向係統將出現小誤差。對於線性軸，這些誤差（chà）為（wéi）線性位置誤差；水（shuǐ）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。將機床組件相互對齊時，可能出現（xiàn）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（shēng）21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘（chéng）以（yǐ）三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描述了實（shí）際機床的刀具中點（TCP）位置與理（lǐ）想無誤差機床的刀具（jù）中點位置（zhì）的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能（néng）夠借助激光測量設備（bèi）確定空間誤差。僅測量單個位置的（de）誤差是遠遠不夠（gòu）的，必須測量整個加工空（kōng）間內（nèi）的所有機（jī）床誤（wù）差。通常需要記錄所（suǒ）有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差大小取（qǔ）決（jué）於相關進（jìn）給軸的位置與測量（liàng）位置。例如，當y軸與z軸處於不同位置時，導（dǎo）致x軸產生的偏（piān）差會不（bú）同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出現誤（wù）差。借助“CYCLE996 –運動測量”，隻需幾分鍾即（jí）可確定回轉軸（zhóu）誤差。這（zhè）意（yì）味著，可（kě）以不斷檢查機床的準確性，如果需要，即（jí）使在生產中，也可以校正準確性（xìng）。

偏差補償（動態前饋控製）

偏差指在機床軸運動時位置控製器與（yǔ）標準的（de）偏差。軸（zhóu）偏差為機床軸（zhóu）的目標位置與其（qí）實際位置的（de）差值。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、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級（jí）語言命令（lìng）FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速度相（xiàng）關的（de）偏差（chà）減為零。通過（guò）前饋控製（zhì）提高路徑精度（dù），從而獲得更好的加工效果。

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

在極端情況下，為了防止軸下垂而對機（jī）床、刀具或工件造成損壞，可以激（jī）活電子配重功能。在沒有機（jī）械或液壓配重的負載軸中（zhōng），一旦鬆開製動器，垂直軸會意（yì）外下垂。在（zài）激（jī）活電子配（pèi）重後，可以補償意外的軸下垂。在鬆開製（zhì）動器後，靠恒定的平衡扭矩來保（bǎo）持下垂軸的位置。