​CNC數控機床補償你知道多少？

機床（chuáng）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（dù）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（jiā）。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同（tóng）的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外的（de）傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏（piān）差，從而獲得更佳的（de）加工效果。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動（dòng）測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床的持續監控與維護過程中（zhōng）為最終用戶提供全麵支持。

反向間（jiān）隙補償（cháng）

在機（jī）床移動部件和其驅（qū）動（dòng）部（bù）件，如（rú）滾珠絲杠（gàng），之（zhī）間進行力的傳遞時會產生間斷或者延遲，因為完全沒（méi）有間隙的機械結構（gòu）會顯著增（zēng）加機床（chuáng）的磨（mó）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）動路徑與間接測量係統的測量值之間存在偏差（chà）。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（jiān）隙的大小。工作台及其（qí）相關編碼器也會受到影響：如果編碼器位置領先工作（zuò）台，它提前到達指令位置這意味著機床實際（jì）移（yí）動的距離縮短（duǎn）了。在機床（chuáng）運行，通（tōng）過在相（xiàng）應軸上使用（yòng）反向間隙補償功能，在換向時，以前（qián）記錄的偏差將自動激活，將以前記錄的偏差疊加到實（shí）際位置值上。

絲杠螺（luó）距誤差補償

CNC控製（zhì）係統中（zhōng）間接測量的測量原理基於（yú）這樣一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有效行程內保（bǎo）持不變，因此在理論上，可以根據驅動電機的運（yùn）動信息位（wèi）置（zhì）推導出直線軸的（de）實際位（wèi）置。但是（shì），滾珠絲杠的製（zhì）造誤差會導致測量係統產生偏差（又稱絲（sī）杠螺距誤差）。測量偏差（取決於所用測量係統）與測量係統（tǒng）在機床上的安裝誤差（chà）（又稱為測量（liàng）係統（tǒng）誤差）可能進一步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測（cè）量係統（tǒng）（激光（guāng）測（cè）量）測量CNC機床的自然誤差曲線，然後，將（jiāng）所需補償值保存在CNC係統中進行補（bǔ）償。

摩（mó）擦（cā）補償（象限誤差補償）和動態（tài）摩擦補償

象限誤差補償（又稱（chēng）為摩擦補償）適合上述所有情況（kuàng），以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪（lún）廓精度。原因如下（xià）：在象限轉（zhuǎn）換中，一個軸以最高進給（gěi）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。象限誤差補償可有效地減小（xiǎo）此誤差並確保出色的加工效果。補償脈衝的密度可以（yǐ）根據與加速度相關的特征曲線設置，而該特征（zhēng）曲線可通（tōng）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（chéng）半徑的偏差（尤其在換向時）被量化的記（jì）錄下來，並通過圖（tú）形化（huà）顯示在（zài）人機（jī）界麵上。

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

垂（chuí）度和角度誤差補償

如果各機床單個部（bù）件的（de）重量會導致活（huó）動部件位移（yí）和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機床部分（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相對齊時（例如，垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增（zēng）加，位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具（jù）和工件重（chóng）量所導（dǎo）致。在調試時測得的補償（cháng）值被定量後按照相應的位（wèi）置以某種（zhǒng）形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機（jī）床運行時，相關軸的位置根據存儲點的補償值進行插補。對於每次連續路（lù）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（bù）分膨脹。膨脹範圍取（qǔ）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位置發生變化（huà），這會對（duì）加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫（wēn）度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義（yì）。為了始（shǐ）終正確補償熱脹（zhàng），必須通過功能塊不（bú）斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性（xìng）梯度角參數。意外參數（shù）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（huí）轉軸的位置、它（tā）們的相互補償以（yǐ）及刀具定向誤差，可能導致轉頭和回轉頭等部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（jiāng）出現小誤差。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤（wù）差；水平和垂（chuí）直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生（shēng）俯仰角、偏航角（jiǎo）和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤（wù）差。在三軸機床中，這意（yì）味（wèi）著（zhe）在刀尖上可能會產生（shēng）21項（xiàng）個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個（gè）軸，再（zài）加三個角度誤差。這些偏差共同作用（yòng）形成總誤差，又（yòu）稱為空間誤差（chà）。

空（kōng）間（jiān）誤差描述了實際機床的刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的刀具（jù）中點（diǎn）位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能夠借助激光測量設備確定（dìng）空間誤（wù）差（chà）。僅測量單個位置的誤差是遠遠不（bú）夠的，必（bì）須測量（liàng）整個（gè）加工空間內的所有機床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值並繪成曲（qǔ）線，因為（wéi）各誤差大小取決於相關進給軸的（de）位置與測量位置。例如，當y軸與（yǔ）z軸（zhóu）處於不同位置時，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（chū）現誤差。借助“CYCLE996–運動（dòng）測量”，隻需幾分鍾（zhōng）即可（kě）確定回轉軸誤差。這意味著，可以（yǐ）不斷檢查機床的準確性，如果需要，即使在生產中（zhōng），也可（kě）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（dòng）時位置控製器與標準的偏差。軸偏差為機床（chuáng）軸的目標（biāo）位（wèi）置與其實際位置（zhì）的差值。偏差導致與速度（dù）相關（guān）的不必要（yào）輪廓誤差，尤（yóu）其在（zài）輪廓曲率變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言（yán）命令FFWON，在沿路徑移動（dòng）時，可以將與速（sù）度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高（gāo）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（lìng）

FFWOF:關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在極（jí）端情況下，為了防止軸下垂而（ér）對機床、刀具或工件造成損（sǔn）壞（huài），可以激活（huó）電（diàn）子配（pèi）重功能。在沒有機械或液壓配（pèi）重的負載軸中，一旦鬆開製動器，垂直軸（zhóu）會意外（wài）下垂。在激活電子配重後（hòu），可以補償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。