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（guān）偏差（chà），可以被（bèi）係統記（jì）錄，但由於存在溫度或機械負載（zǎi）等環境因素，在後續使（shǐ）用過程中，偏差仍然可（kě）能出現或增加。在（zài）這些情況下，SINUMERIK可以（yǐ）提供不同的補償功能。使用實（shí）際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如激（jī）光幹（gàn）涉儀（yí）等）獲得（dé）的測量值來補償偏差，從而獲得更佳的加工效果。本期給大家（jiā）介紹一下SINUMERIK常見（jiàn）的補償功能，“CYCLE996 運動測（cè）量”等實用的SINUMERIK測（cè）量循環可在機床的持續監控與維護（hù）過程中為（wéi）最（zuì）終用戶（hù）提供（gòng）全（quán）麵支持。

反向間隙補償（cháng）

在機床移動部件和其驅動部件（jiàn），如滾珠絲（sī）杠，之間進行力的傳遞時（shí）會產生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械（xiè）結構會顯著增（zēng）加機床的磨損（sǔn），而且從工藝上講也是難（nán）以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測（cè）量係統的測量值之間存在偏差。這意味（wèi）著一旦方（fāng）向改變，軸（zhóu）將移動得過（guò）遠或（huò）過近，這取決於間隙的大小。工作台及其相關編碼器也會受到影響：如果編碼器位置領先工作台，它提前到達指令位置這意味著（zhe）機床實際移動（dòng）的（de）距離縮（suō）短了。在機床運行，通過在相應軸上使用反（fǎn）向間隙補償功能，在換向時，以前記錄的偏（piān）差將（jiāng）自動激活（huó），將以前（qián）記錄（lù）的偏差（chà）疊加（jiā）到實際位置值（zhí）上。

絲杠螺距誤差補償

CNC控製（zhì）係統中間接測量的（de）測量原理基於這樣一個假設：即（jí）滾珠絲杠的螺距（jù）在有效行（háng）程內保持不變，因（yīn）此在理論上，可以根據驅動電機的運動信息位置推導出直線（xiàn）軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差（chà）會導致測量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤（wù）差）。測量（liàng）偏差（chà）（取決於所用測（cè）量係統）與測（cè）量係統在機床上的安裝誤差（又稱為測量（liàng）係統誤（wù）差）可能進一步加劇此問題。為（wéi）了（le）補償這（zhè）兩種誤差，使可使用一套獨（dú）立的測量係統（激光測量）測量CNC機床的自然誤（wù）差曲線，然後，將所需補償值保存在CNC係統中進行補（bǔ）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（又稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便在（zài）加（jiā）工圓形輪廓（kuò）時（shí）大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一（yī）個軸以最高進給速（sù）度移動，另（lìng）一軸則靜（jìng）止不動。因此（cǐ），兩軸的不同摩擦行為可能（néng）導致輪廓誤差。象限誤差補償可有效地減小（xiǎo）此誤（wù）差並確（què）保（bǎo）出色（sè）的加工效果。補償脈衝的密度可（kě）以根據與加速度相關的特（tè）征曲線設置，而該特征曲線（xiàn）可通過圓度測試來確定和參數化。在圓（yuán）度測試（shì）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（shí））被量（liàng）化的記錄下來，並通過圖形化顯示在（zài）人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能（néng）能夠根據機床（chuáng）不同轉（zhuǎn）速下的摩擦（cā）行為（wéi）進行動態補償，減小實際加工輪廓誤（wù）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重量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補（bǔ）償，因為它會導致相關機床（chuáng）部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則（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（suí）著零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也增加。這兩種誤差（chà）均由機床的自重，或者刀具和工件（jiàn）重量所導致（zhì）。在調試（shì）時（shí）測得（dé）的補（bǔ）償值被定量後按照相（xiàng）應的位（wèi）置以某種形式，如補償（cháng）表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的位置根據存儲點的補償值進行插補。對於每次連（lián）續路徑移（yí）動，均存在基本軸與（yǔ）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（jué）於各機床部分的溫（wēn）度（dù）、導（dǎo）熱率等。不同溫度可能導致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影響。這（zhè）些實際值變化可以通過溫度補償抵消（xiāo）。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（duàn）從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫（wēn）度補（bǔ）償值、參考位置和（hé）線性梯度（dù）角參數。意外參數的變化會由控製係統（tǒng）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（men）的相互（hù）補償（cháng）以及刀具定向誤差，可能導致轉頭（tóu）和回（huí）轉頭等部件出（chū）現係統性幾何誤差。此（cǐ）外，每個機床（chuáng）中進給軸的導向係（xì）統將出現小（xiǎo）誤差（chà）。對於線性軸，這些誤差為線（xiàn）性位置（zhì）誤差；水平和垂直直線度（dù）誤差；對於旋轉（zhuǎn）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（néng）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（shàng）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（zhóu），再（zài）加三個角度誤差。這些偏差共同作用形（xíng）成總誤差，又稱為（wéi）空間（jiān）誤差。

空間誤差（chà）描述了實際機床的刀（dāo）具中點（TCP）位置與（yǔ）理想無誤（wù）差機床的刀具中點位（wèi）置（zhì）的偏差。SINUMERIK解決方案（àn）合作夥伴能夠借助激光測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（xū）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量（liàng）值並繪成曲線，因為各誤差大小取決於相關進給軸的位置與測量（liàng）位置。例如，當（dāng）y軸（zhóu）與（yǔ）z軸處於不同位置時，導致x軸產生的偏差會不同（tóng）——即使在x軸的幾（jǐ）乎同（tóng）一位置也會出現誤差。借（jiè）助“CYCLE996 –運動測量”，隻需幾分鍾即（jí）可確定回轉軸誤差。這（zhè）意味著，可以（yǐ）不斷檢查機床的準確性，如果需要，即（jí）使在生產（chǎn）中，也可（kě）以校正準確（què）性。

偏差補償（動態前（qián）饋（kuì）控製（zhì））

偏差指在機床軸運動時位置（zhì）控（kòng）製器與標準的偏差。軸偏差為機床（chuáng）軸的目標位置與其（qí）實（shí）際（jì）位置的差值。偏差導致與速度（dù）相關的不必要輪廓誤差，尤（yóu）其在輪廓曲率變化時（shí），如圓形、方（fāng）形輪廓等。憑借零件（jiàn）程序中的NC高級（jí）語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速度相關（guān）的偏差減為（wéi）零。通過前（qián）饋控（kòng）製提高路徑精度，從而獲得更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋（kuì）控製的命令（lìng）

FFWOF: 關閉前饋控製的命令（lìng）

電子配重補償

在極端（duān）情況下，為了防（fáng）止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可以激活電子配（pèi）重功能。在沒有機械（xiè）或液壓配重的負（fù）載軸中，一旦鬆開製動器，垂直軸會意外下垂。在（zài）激活電子配重後，可以（yǐ）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（xià）垂軸的位置。