​CNC數控機床補償你知道多少？

機（jī）床（chuáng）具有的係統性的機械相關偏差，可以被係統記（jì）錄，但由於存在溫度或機械負載等環境因素，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（bú）同的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外的（de）傳感（gǎn）器（如激（jī）光幹涉儀等）獲得的（de）測量值來補償偏（piān）差，從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測量循環可在機床（chuáng）的（de）持續監控與（yǔ）維護過程中（zhōng）為最終用戶提供（gòng）全麵（miàn）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（duàn）或者延遲（chí），因為完全沒有間隙（xì）的機械結構會顯著增（zēng）加機床的磨損，而且從工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運（yùn）動（dòng）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，這取決於間隙的大小。工（gōng）作台及其相關編（biān）碼器也（yě）會受（shòu）到影響（xiǎng）：如果編碼器位（wèi）置領先工作台，它（tā）提前到達指令位置這意（yì）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間隙補償功能，在換向時，以前（qián）記（jì）錄的偏差將自動激（jī）活，將以前記錄的偏差疊加到實際位置值上。

絲杠螺距誤差補償

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（sī）杠的螺距在有（yǒu）效行程內保持不（bú）變，因此在理論（lùn）上，可以根據驅（qū）動電機的運動信息位置推導出（chū）直線軸的實際位置。但（dàn）是，滾珠絲杠（gàng）的製造誤（wù）差會導致測量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取決於所（suǒ）用測量係統）與測量係統在機床上的（de）安裝誤差（chà）（又稱為測量係統誤差（chà））可能進一步加劇此問題。為了補償這兩種（zhǒng）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（xiàn），然（rán）後，將所需補償（cháng）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（xiàng）限（xiàn）誤（wù）差補償（又稱為摩擦補償）適（shì）合（hé）上（shàng）述所（suǒ）有（yǒu）情況，以便在加工（gōng）圓形輪廓時（shí）大幅提高（gāo）輪廓精度。原因如下：在（zài）象限轉換中，一個軸以最高進給速度移（yí）動（dòng），另一軸則靜止（zhǐ）不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導（dǎo）致輪廓誤差。象（xiàng）限誤差補償可有效地減小此誤差（chà）並確保出色的加工效果。補償（cháng）脈衝的密度（dù）可以（yǐ）根據與（yǔ）加速度相關的特征曲線（xiàn）設置，而該特征曲線（xiàn）可通過（guò）圓度測試來確定和參數化（huà）。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（liàng）化（huà）的記錄（lù）下來，並通過圖形（xíng）化顯示在人機界麵上。

在新版本的係統（tǒng）軟件上，集成的動態（tài）摩擦補償功能能夠根據機床不同轉速下的摩擦（cā）行為進行動（dòng）態補（bǔ）償，減小實際加工輪廓誤差，實現（xiàn）更（gèng）高的控製精度。

垂度和角度誤差補償

如果各機床（chuáng）單個部件的重量會導致活（huó）動部件位移和傾斜，則需要進行垂（chuí）度補償（cháng），因為它會（huì）導致相關機床部分（fèn）（包括導向係統）下（xià）垂。角度誤差補償則用於當移動軸沒有以正確的角度互（hù）相對齊時（例如，垂直）。隨（suí）著零點位置的偏移（yí）不斷增加，位置誤差也增加。這兩種誤差（chà）均由機床的自重，或（huò）者刀具和工件重量所導致。在調試（shì）時測得的補償值（zhí）被定量後按照（zhào）相應的位置（zhì）以某種形式，如補償表，存儲（chǔ）在（zài）SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的（de）位置根據存儲點的補償值進（jìn）行（háng）插補。對於每次連續路徑移動，均（jun1）存（cún）在基（jī）本軸與補償軸（zhóu）。

溫度（dù）補償

熱（rè）量可能導致機床各部分膨（péng）脹（zhàng）。膨脹（zhàng）範圍取決於各機床部分的（de）溫度、導熱率等。不同溫度可能導致各軸的實際位（wèi）置發生（shēng）變化，這（zhè）會對加工中的工件（jiàn）精度產生負麵影響。這些實際值（zhí）變化可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了（le）始終正確補償熱脹，必須通（tōng）過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補（bǔ）償值、參考位置和線（xiàn）性梯度角參數。意外參（cān）數（shù）的變（biàn）化（huà）會由控製係統自動消除，從（cóng）而避免機床過載並激活監控功（gōng）能。

空間誤差補償係統（VCS）

回（huí）轉軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤差，可能導（dǎo）致轉（zhuǎn）頭和回轉頭等部件出現（xiàn）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（chà）；水平和垂直直線度（dù）誤差；對於旋轉軸（zhóu），會產生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對（duì）齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸（zhóu）機床中，這意味著在刀尖上可（kě）能會產生21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共（gòng）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（dāo）具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解（jiě）決方（fāng）案合作夥伴能夠借助激光測量設備確（què）定空間誤差。僅測（cè）量（liàng）單個位置的誤差是遠（yuǎn）遠不夠的，必須（xū）測量整個加工空間內的所（suǒ）有機（jī）床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差大小取（qǔ）決於相關進給軸的位置與測量位置。例（lì）如，當y軸與z軸（zhóu）處於（yú）不同位置時，導致（zhì）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（wù）差。借助“CYCLE996–運動測量”，隻需幾（jǐ）分鍾即可確定回（huí）轉軸誤差。這意味著，可以不斷檢（jiǎn）查機床的（de）準確性，如果需要，即使在生產中，也可（kě）以校正準確（què）性（xìng）。

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）與標準的偏差。軸偏差為機床軸的（de）目標位置（zhì）與其實際位置的差值（zhí）。偏差導致與（yǔ）速（sù）度相關的不必要輪廓誤差（chà），尤其在輪廓曲率變化時，如圓形（xíng）、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿（yán）路（lù）徑（jìng）移動時，可以將（jiāng）與速度（dù）相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路（lù）徑精度，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床、刀具或工件造成損壞，可以激活電子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負載軸（zhóu）中，一旦鬆開製動器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平（píng）衡（héng）扭矩來（lái）保持下（xià）垂軸的位置。