​CNC數控機床補償你知道多少？

機床具有的係統性的（de）機械相關偏差，可以（yǐ）被係統記錄，但由於存在溫度或機械負（fù）載（zǎi）等環境（jìng）因素，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（shí）際位置（zhì）編碼器（如光柵）或（huò）額（é）外的傳感器（qì）（如激光（guāng）幹涉儀等）獲得的（de）測量值來（lái）補償偏差，從而獲得更佳（jiā）的加工效果。本期給（gěi）大家（jiā）介紹一下（xià）SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動測量”等實（shí）用的SINUMERIK測量循環可在機床的持續監（jiān）控與（yǔ）維護過程中為最終用戶提（tí）供全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠絲杠，之間進行力的傳遞時會產生間斷或者延遲（chí），因為完全沒有間隙的機械結構（gòu）會顯著增加機床（chuáng）的（de）磨損，而且從工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的（de）運動路徑與間接測量係統的（de）測（cè）量值之間存在偏差。這（zhè）意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決於間隙的大小。工作台及其相關編（biān）碼器也會（huì）受到影響：如果編碼器位置領（lǐng）先工作台，它提前到達指令位置（zhì）這意味著機（jī）床實際（jì）移動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸上使用（yòng）反向間隙補償功能（néng），在換向時（shí），以前記錄的偏差將（jiāng）自動（dòng）激（jī）活，將以前記錄的偏差疊加到實際位置（zhì）值上。

絲杠螺距誤差補償

CNC控製（zhì）係統（tǒng）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（zài）有效（xiào）行程內保（bǎo）持不變（biàn），因此在理論上，可以根據驅動電機的（de）運動信息位置推導出直線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠（gàng）的製造誤差（chà）會導致（zhì）測量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取決於所用測量（liàng）係統）與測量係統在機床上的安裝誤差（又稱為測量係統誤差）可能進一步加劇此問題。為（wéi）了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差（chà）曲線，然（rán）後，將所需補償值保存在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）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（jīng）度。原因（yīn）如下：在象（xiàng）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可能導致輪廓誤差。象（xiàng）限誤差補償可有效地減小此誤（wù）差（chà）並確保（bǎo）出色的（de）加工效果。補償脈衝的密度可以根據與加速（sù）度相（xiàng）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（shù）化。在圓度測試中（zhōng），圓形輪廓（kuò）的實際位置和編程半徑的（de）偏差（尤其在換向時）被（bèi）量化的記錄下來（lái），並通過圖形化顯示在人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態摩擦補（bǔ）償功能能夠根據機床不（bú）同轉速下的摩擦行為進行動態補償，減小實際加工輪廓（kuò）誤差（chà），實現更高的控製精度。

垂度和角度誤差補償

如（rú）果各機床單個部件（jiàn）的重量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床部分（包括（kuò）導向（xiàng）係統）下垂。角度誤差補償則用（yòng）於當移動軸沒有以正確的角度互相對齊（qí）時（例如，垂直）。隨著零點位置的（de）偏移不斷增加（jiā），位置誤差（chà）也增（zēng）加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和（hé）工件重（chóng）量所導致。在調（diào）試時測得的補償值被定量後按照相（xiàng）應的（de）位置以某種形式，如（rú）補償表，存儲在SINUMERIK中。在（zài）機床運行時，相關軸的位置根據存儲點的補償值進行插補。對於每（měi）次連續路徑移動，均（jun1）存在基本（běn）軸（zhóu）與補償軸。

溫（wēn）度補償

熱量可能導致機（jī）床各部分（fèn）膨脹。膨脹範圍（wéi）取決於各機床部分的溫度、導熱（rè）率等。不同溫度可能導致（zhì）各軸的實際（jì）位置發生變化，這會對加（jiā）工中的（de）工件精度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫度補償（cháng）抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳（chuán）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製係統自動消除，從而避免（miǎn）機床過載並激活監（jiān）控功能。

空間誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位（wèi）置、它們的相（xiàng）互補（bǔ）償以及刀具定向誤差，可能導（dǎo）致轉頭和回轉頭等部件出現係（xì）統性幾何誤差。此外，每個機床中進（jìn）給軸（zhóu）的（de）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（zhí）直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和（hé）翻滾角誤（wù）差。將機床組件相互對齊（qí）時，可能出（chū）現其他誤（wù）差。例如，垂直誤差。在三（sān）軸機床（chuáng）中，這意味著在刀尖上可（kě）能會產生21項個幾（jǐ）何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤（wù）差。這些偏差共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

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

偏差補償（動態前饋控製）

偏差指在機床軸運動時位置控（kòng）製（zhì）器與標準的偏差。軸偏差為機床軸的目標位置與其（qí）實際位置的差值（zhí）。偏差導（dǎo）致與速度相關的不必要輪廓（kuò）誤差，尤其在輪（lún）廓曲率變（biàn）化時，如圓（yuán）形、方形輪廓等。憑借零件（jiàn）程序中的（de）NC高級語言命（mìng）令FFWON，在沿（yán）路徑移動時，可以將與速度相關（guān）的偏差減為零。通過前饋控製提高路徑精度，從（cóng）而獲得更好的加工效果。

FFWON:啟動前饋控製的命令

FFWOF:關閉前（qián）饋控（kòng）製的命令

電子配重補償

在極端情況下（xià），為了防止（zhǐ）軸下垂而對（duì）機床、刀具或工件造（zào）成損壞，可（kě）以激活電子配重功能。在沒有機械（xiè）或液壓配重的負載軸中，一旦鬆開製動器，垂直軸會意（yì）外下垂。在激活電子配重後（hòu），可以補償意外的軸下垂。在鬆開製動器（qì）後，靠恒定的平衡（héng）扭矩來保持下垂軸的位（wèi）置。