CNC數控機床補償你知道多少？

機床具有的係統性（xìng）的機械相關偏差，可以被係統記錄，但由於存在溫度或機械負（fù）載等環（huán）境因（yīn）素，在後續使用過程中，偏差仍然可能出現或增加。在這（zhè）些情（qíng）況下，SINUMERIK可以提供不同的補償（cháng）功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（qì）（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從而獲（huò）得更佳的加工效果。本期（qī）給大家介紹一下SINUMERIK常（cháng）見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等實（shí）用的SINUMERIK測量循環可（kě）在機床的持續監控與維護過程中為最終用戶提供全麵支持（chí）。

反向間隙補償（cháng）

在機床移動部件和其驅動（dòng）部件，如滾珠絲杠，之間進行力（lì）的傳遞時會產生（shēng）間斷（duàn）或者延遲，因為（wéi）完全沒有間隙的機械結構會顯著增加機床的磨損，而且從（cóng）工藝上講也是難（nán）以實現的（de）。機械間隙導（dǎo）致（zhì）軸/主軸的運動（dòng）路徑（jìng）與間接測量係統的（de）測量值之間存在偏差。這意味著一（yī）旦方向改變，軸將移動（dòng）得過遠或過（guò）近，這取決於間隙的大小。工作台及（jí）其相關編（biān）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（wèi）置這意味著機床（chuáng）實際移（yí）動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸上使用（yòng）反向間隙補償功能，在換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將以（yǐ）前記錄（lù）的偏差疊加到實際位置值上。

絲（sī）杠螺距誤差補償

CNC控（kòng）製係統中間接測量的測量原理基於這（zhè）樣一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有效行程內保持不變，因此在理論上，可以根據驅動電（diàn）機的運動信（xìn）息位（wèi）置推導出直線軸的（de）實際位置（zhì）。但（dàn）是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量係統產生偏（piān）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（jī）床上的安裝誤差（又稱為測量係統誤差）可能進一步加劇此問題。為了補償這兩（liǎng）種（zhǒng）誤差，使可使用一套獨立的（de）測量係統（激光測量）測量CNC機床（chuáng）的自然誤差曲線，然後，將所需補償值保存在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高輪廓精度。原因如下：在象限轉（zhuǎn）換中，一個軸以（yǐ）最高進給速度移動，另一軸（zhóu）則靜止不動。因此（cǐ），兩軸的不同摩（mó）擦行為可能導致輪廓誤差。象限誤差補償可（kě）有效地減小（xiǎo）此誤差並確保出色的加工效果。補償（cháng）脈衝的密度可以根據與加速度相關的特征（zhēng）曲線設置，而該特（tè）征曲線可通（tōng）過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形（xíng）輪廓的實（shí）際位（wèi）置和編程半徑的偏差（尤其在換向時）被量化（huà）的記錄下來，並通過圖形化顯示在人機界麵上（shàng）。

在新版本的係統軟件上（shàng），集成的動態摩（mó）擦（cā）補償功（gōng）能能（néng）夠根據機床不同轉速下的摩擦行為進行（háng）動態補償，減小實際加工（gōng）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重量會（huì）導致（zhì）活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機床部分（包括導（dǎo）向係統）下垂。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（shí）（例如（rú），垂直（zhí））。隨著（zhe）零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也增加（jiā）。這兩種誤差均由機（jī）床的自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試時測得的補償值被定量後按照相應的位置以某種形式，如補償表，存儲在（zài）SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的位（wèi）置根據存儲點的補償（cháng）值進行插補（bǔ）。對於每次連續路徑移動，均存（cún）在基本軸與補（bǔ）償（cháng）軸。

溫度補償

熱量可能導致機床（chuáng）各部分膨脹。膨脹範圍取（qǔ）決於各機（jī）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，這會對加工中的工件精度產（chǎn）生負麵影響。這些實際（jì）值變化可以（yǐ）通過溫度補償抵消。各（gè）軸在不同溫度（dù）的誤差（chà）曲線均可定義（yì）。為了始終正確（què）補償熱脹，必須通過功（gōng）能塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償值、參考位（wèi）置和線性梯度（dù）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（guò）載並激活監控功（gōng）能。

空間誤差補（bǔ）償係統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤差，可（kě）能導（dǎo）致轉頭和回轉頭等部件出現係統性幾（jǐ）何誤差。此（cǐ）外，每（měi）個機床（chuáng）中進給軸的導（dǎo）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差；水（shuǐ）平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會（huì）產生俯仰角、偏航角和翻滾角（jiǎo）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。在三軸機床中，這意味著在刀尖上可能會產生21項個幾何（hé）誤差：每（měi）個線性軸（zhóu）六個誤差類（lèi）型乘以三個軸，再加（jiā）三個角度誤差（chà）。這些偏差共同作用形（xíng）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床的（de）刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能夠借助激光測量設備（bèi）確定空間誤差。僅測量單（dān）個位置的誤差是遠遠不夠的，必須測量整個加工（gōng）空間內的所有機床誤差（chà）。通常需要記（jì）錄所有位置（zhì）的測量值並繪成曲線，因（yīn）為各誤（wù）差大（dà）小取決於相關進（jìn）給（gěi）軸的位置與測量位置。例如，當y軸與（yǔ）z軸處（chù）於不同位置時，導致x軸（zhóu）產生的偏差會不同——即使（shǐ）在x軸的（de）幾乎（hū）同一位置也（yě）會出現誤差。借助（zhù）“CYCLE996 –運動（dòng）測量”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸誤差（chà）。這意味著，可以不斷檢（jiǎn）查機床的準確性（xìng），如果需要，即使在（zài）生（shēng）產中，也可以校正準確性。

偏差補償（動態前饋控製）

偏差指在機床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（qí）實（shí）際位置的差值。偏差導致與速度相關的不（bú）必（bì）要（yào）輪廓（kuò）誤（wù）差，尤其在輪廓曲（qǔ）率變化時，如圓形、方（fāng）形輪廓等。憑（píng）借零件程序中的（de）NC高級語言命（mìng）令FFWON，在（zài）沿路徑移動時，可以將與（yǔ）速度相關的偏差減為零（líng）。通過前饋控製提高路徑精度，從而獲得更（gèng）好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控製（zhì）的命令

FFWOF: 關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在極端情況（kuàng）下，為了防止（zhǐ）軸下（xià）垂（chuí）而對機床、刀具或工件（jiàn）造成損壞，可以（yǐ）激活電子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負（fù）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（zài）鬆開製動（dòng）器後，靠恒定的平衡扭矩來保（bǎo）持下垂軸的位置。