​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，但由於存在溫度或（huò）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（xià），SINUMERIK可以提（tí）供不同的（de）補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外（wài）的傳（chuán）感器（如激光幹涉儀等）獲（huò）得的測量值來補償偏差，從而獲得更（gèng）佳的加工效果。本期給（gěi）大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動測（cè）量”等實（shí）用的SINUMERIK測量循環可（kě）在機床的持（chí）續監控與維護（hù）過程中為最終用戶提供全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠（zhū）絲杠（gàng），之間（jiān）進行力的傳遞時會（huì）產生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙（xì）的機械結構會顯著增加機（jī）床的磨損，而且從工藝上（shàng）講也是難以實現的。機械間隙導致（zhì）軸/主軸的運動路徑與間接測量係統的測量值之間存在（zài）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（jué）於間隙的大小。工作台（tái）及其相（xiàng）關（guān）編碼器也會受到影響：如果（guǒ）編（biān）碼器（qì）位置領先工作台，它提前到達指令位置（zhì）這意味著機（jī）床實際移動的距離縮短了。在機（jī）床運行（háng），通過在（zài）相應軸上使用（yòng）反向間隙補償功能，在換向（xiàng）時，以前記錄的偏差將自（zì）動激活（huó），將以前（qián）記錄的偏差疊加到實際位（wèi）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（zhè）樣（yàng）一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有效行程內保持不變，因此在理論上，可以根據驅動（dòng）電機的運動信息位（wèi）置推導出直線軸的實際位置（zhì）。但（dàn）是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量（liàng）係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取決於所用測量係統）與測量係統在機床上（shàng）的安裝誤差（又稱為測量（liàng）係統（tǒng）誤差）可能進一步加劇（jù）此問題。為了補償這兩種誤差，使（shǐ）可（kě）使用一套獨立（lì）的測量係統（激光測量）測量CNC機床（chuáng）的自然誤（wù）差（chà）曲線（xiàn），然後，將所需補償值保存（cún）在CNC係統中進（jìn）行補償。

摩擦（cā）補償（象限誤（wù）差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又（yòu）稱為摩擦補償（cháng））適合上述所有情況，以便（biàn）在加工圓形輪廓時（shí）大（dà）幅提高輪廓精度。原因如下：在象限（xiàn）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。象限（xiàn）誤差補償可有效地減小此誤差並確保出色的加工效（xiào）果。補償脈（mò）衝的密度可以根據與加速（sù）度（dù）相關的特征曲線（xiàn）設置，而該特征曲線可通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（hé）編程（chéng）半徑的（de）偏差（尤其在換向時）被（bèi）量化的（de）記錄下來，並通過圖形化顯示在人機（jī）界麵上。

在新版本的係（xì）統軟（ruǎn）件上，集成的動態摩擦補償功（gōng）能能夠根據（jù）機床（chuáng）不同轉（zhuǎn）速下的摩擦行（háng）為進行動態補（bǔ）償，減小實際加工輪廓誤差，實現更高（gāo）的控製精度。

垂度和角度誤差補償

如（rú）果各機床（chuáng）單個部件的重量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會（huì）導致相（xiàng）關機床（chuáng）部分（包括（kuò）導向係統）下垂。角度誤差（chà）補償則用於當移動軸沒有以正（zhèng）確的角度互相對齊時（例如，垂（chuí）直）。隨著零點位置的偏移不斷增加（jiā），位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和（hé）工件重量所導致。在調試時測得的補償值被定量後按照（zhào）相應的位置以某種形式，如補（bǔ）償表，存儲在（zài）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。對於每次連續（xù）路徑移（yí）動，均存在基本（běn）軸與補償軸。

溫度補償

熱量（liàng）可能導（dǎo）致機床各部分膨脹。膨脹（zhàng）範圍取（qǔ）決於各機床部分的（de）溫度、導（dǎo）熱率等。不同溫度（dù）可能導致各軸的實際位置發生變化，這會（huì）對加工中的工件精度產生負（fù）麵影響。這（zhè）些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸（zhóu）在不同溫度的誤差曲線均可定（dìng）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（tǒng）重新傳遞溫度補償值、參（cān）考位（wèi）置和線性梯度角參（cān）數（shù）。意外參數的變化會由控（kòng）製係統（tǒng）自動消除，從而避免機床過（guò）載並激活監控功能。

空間誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位（wèi）置、它們的相互補償以及刀具定向誤差（chà），可能導致（zhì）轉頭和回轉頭等部件（jiàn）出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中進給（gěi）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；水平和垂（chuí）直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和翻滾（gǔn）角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸機（jī）床中，這意味著在刀尖上可能會產生21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤（wù）差類（lèi）型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共同作（zuò）用（yòng）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中點（TCP）位置與理想無誤差機（jī）床的刀（dāo）具中點位置的偏差（chà）。SINUMERIK解決方案合（hé）作夥（huǒ）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（de）誤差是遠遠不夠的，必須測量整個（gè）加工空間內的所有（yǒu）機床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差大小取決於相關（guān）進給軸的位（wèi）置與測量位置。例如，當y軸與z軸處（chù）於不同位置（zhì）時，導致（zhì）x軸產生（shēng）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”，隻需幾分（fèn）鍾即可確定回轉軸誤差（chà）。這意味著，可以不斷檢查機床的（de）準確性，如果需要，即使在生產中，也可以校正準確性。

偏差補償（動態前饋控（kòng）製（zhì））

偏差指在機床（chuáng）軸運動時位置控製器與標準的偏差。軸偏差為機床軸的目標位置與其實際位（wèi）置的差值（zhí）。偏差導致與速度相關的不（bú）必要輪廓誤差（chà），尤其在（zài）輪廓（kuò）曲率變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級（jí）語言（yán）命令FFWON，在（zài）沿路徑移動（dòng）時，可以將與速度（dù）相關的偏差減為零。通過（guò）前饋控製提高路（lù）徑精度（dù），從而獲得更好的加工效果。

FFWON:啟動前饋控製的命令

FFWOF:關閉（bì）前饋控製的命令

電（diàn）子配重補償

在極端情況下（xià），為了防（fáng）止軸下垂而對機床、刀具或工（gōng）件造成損壞，可以激活電子配重功（gōng）能。在沒有機械或液壓配重的負載（zǎi）軸中，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（cháng）意外的軸下垂（chuí）。在鬆開（kāi）製動器後，靠恒定的平衡扭矩來（lái）保持下垂軸的位置。