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（chà），可以被係統記錄（lù），但由於存在溫（wēn）度或機械（xiè）負載等環境因素（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（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來（lái）補償偏差，從而獲得更佳的加工效果（guǒ）。本期給大家介紹（shào）一下SINUMERIK常見（jiàn）的補（bǔ）償功能（néng），“CYCLE996 運動測量”等實（shí）用的（de）SINUMERIK測量循環可在機床的持續監控（kòng）與維護過（guò）程（chéng）中為最終用（yòng）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（gǔn）珠絲杠，之間進行力的傳遞（dì）時會產生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著增加機床的磨損，而且從工藝上講也是（shì）難以實現的。機械間（jiān）隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測（cè）量係統的測（cè）量（liàng）值之間存在偏差。這意味著一旦方（fāng）向（xiàng）改變（biàn），軸將移動得過遠或過近，這取決於間（jiān）隙的大小。工作台及其相關編碼器也（yě）會受到影響：如果編碼器位置領先工作台，它提前（qián）到達指令位置這意（yì）味著機床實際移動的距離縮短（duǎn）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，以前記錄的偏差將（jiāng）自動激（jī）活，將以前記錄的偏差（chà）疊加到實際位置值上。

絲杠（gàng）螺距誤差補償

CNC控製係統中間接測量的測（cè）量（liàng）原理基於這樣一個假設：即滾珠絲杠（gàng）的螺距在有效行程內保持不（bú）變，因此在理論上，可以根據驅動電機（jī）的運動信息位置推導出直線軸的實際位置。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（liàng）偏差（chà）（取決於所用測量係統）與測（cè）量係統在機床（chuáng）上的（de）安裝誤差（又稱為測量（liàng）係統誤差）可能進一步（bù）加劇此（cǐ）問題（tí）。為了補償這兩種（zhǒng）誤差，使可使（shǐ）用一套獨立的（de）測量係統（激（jī）光測量）測（cè）量CNC機床的自然誤差（chà）曲線，然後，將所需補償值保存在CNC係統（tǒng）中進行補償。

摩擦補償（象限誤差（chà）補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱為（wéi）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（tí）高輪（lún）廓（kuò）精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高（gāo）進給速度移動，另一軸則靜止不動。因（yīn）此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象限誤差補（bǔ）償可有（yǒu）效地（dì）減小此誤差並確保出色的加工效果。補償脈衝的密度可以根據與加速度相（xiàng）關的特征曲線（xiàn）設置，而該特（tè）征曲線可（kě）通過圓（yuán）度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形（xíng）輪廓的實際位置（zhì）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（zài）人機界麵上。

在（zài）新版本的係統軟件上（shàng），集成的動態摩擦補償（cháng）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，減小實際加工輪廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度和角度誤差補償

如果各機床單個部件的（de）重量會導致（zhì）活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導（dǎo）致相關機（jī）床部分（包括導向係統）下垂（chuí）。角度誤差補償則用於當移動軸沒有以正確的角度互相對齊時（shí）（例（lì）如，垂直）。隨（suí）著零點（diǎn）位置的偏移不斷增加，位置誤（wù）差也（yě）增加。這兩種誤差均由機床的（de）自重，或者刀（dāo）具和工件重量所導致。在調（diào）試時測得的補償值被定量後按照（zhào）相應的位（wèi）置以（yǐ）某種形式，如補償（cháng）表，存儲在SINUMERIK中（zhōng）。在機床運行時，相關（guān）軸的位置（zhì）根據存（cún）儲點的補償值進行插補。對於每次連（lián）續路徑移動，均（jun1）存在（zài）基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導（dǎo）致機床各部分膨脹。膨脹範圍取（qǔ）決於各機床部分的（de）溫度、導熱率等。不同溫度可能導致（zhì）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（miàn）影響。這些實際（jì）值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（wéi）了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不（bú）斷從PLC向CNC控製（zhì）係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和（hé）線（xiàn）性梯度角參數。意外參數的變化會由控製係統自動消除，從而避免機床過載並激活監控功能。

空間誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤（wù）差，可能導致（zhì）轉頭和回轉頭等部（bù）件出現係統性幾何誤差（chà）。此外，每個機（jī）床中進給軸的導向係統將出（chū）現小（xiǎo）誤差（chà）。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角（jiǎo）和翻滾角誤（wù）差。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（gè）幾何誤差：每個（gè）線性軸六個誤差類型乘以（yǐ）三個（gè）軸，再加三個角度誤差。這（zhè）些偏差共同作用形成總誤差，又（yòu）稱為空間誤差。

空間誤差（chà）描述了實際（jì）機床的刀（dāo）具中點（TCP）位置與理想無誤（wù）差機床的刀具中點位置的偏差。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（cè）量（liàng）單個位置的誤差是遠遠不夠的，必須測量整個（gè）加工空間內的所有機床誤差。通（tōng）常需要記錄所有位置的測量值並繪成曲線，因為各（gè）誤差大小取決於相關進給軸的位置與測量位（wèi）置。例如，當y軸與z軸處於（yú）不同位置時，導（dǎo）致x軸產生的偏（piān）差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出現誤差。借助“CYCLE996 –運動測量”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸（zhóu）誤差。這意味（wèi）著，可以不（bú）斷檢查機床的準確性，如（rú）果需要，即使在生產（chǎn）中，也可以校正準確（què）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）製器與標準的偏差。軸（zhóu）偏差為機床軸的目標（biāo）位（wèi）置與其實際位置的差（chà）值。偏（piān）差導致與速度相關的不必要輪廓（kuò）誤差，尤其在輪廓曲率變化時，如圓形（xíng）、方形輪（lún）廓等。憑借（jiè）零（líng）件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動（dòng）時，可以（yǐ）將與速度相關的（de）偏差減為零。通過前饋控製提高路徑精度，從而（ér）獲（huò）得更（gèng）好的加工（gōng）效果。

FFWON: 啟動（dòng）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（jí）端情況下，為了防止（zhǐ）軸下（xià）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（yǒu）機（jī）械或液壓配重（chóng）的負載軸中，一（yī）旦鬆開製動器，垂直軸（zhóu）會意外下（xià）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，靠恒定的平衡扭矩（jǔ）來保持下垂軸的位（wèi）置。