CNC數控機床補償你（nǐ）知道多少？

機床具有的（de）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（kuàng）下，SINUMERIK可（kě）以提供（gòng）不同的（de）補償功能。使用實際位置編碼器（如光（guāng）柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從而獲得更佳的加工效（xiào）果。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等（děng）實用的SINUMERIK測（cè）量循環可在機床的持（chí）續監控與（yǔ）維護過程中為最終（zhōng）用戶提供全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部（bù）件和其驅動部件，如滾珠絲杠，之間進行力的傳遞（dì）時會產生（shēng）間斷或者延（yán）遲，因為完全沒有間隙的機械（xiè）結構會（huì）顯著增加機床的（de）磨損，而且從工藝上講也是難以實（shí）現的。機械間隙（xì）導致軸/主軸的運動路徑與間接測量係統的測量值之間存在偏差（chà）。這意味（wèi）著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這（zhè）取決於間隙的大小（xiǎo）。工作台及其相關編碼（mǎ）器也會受到影響：如（rú）果編碼器位置領先工作台，它提（tí）前到達（dá）指令位（wèi）置這意味（wèi）著機床實際移動的距離縮（suō）短了。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，以前記錄的偏差將自動（dòng）激活，將以前（qián）記（jì）錄的偏差（chà）疊加到實際位置值上。

絲杠螺距（jù）誤差補（bǔ）償（cháng）

CNC控製（zhì）係統（tǒng）中間接測量的測量原理基於這樣一（yī）個假設：即滾珠絲杠（gàng）的螺距在有效行程內保持不變，因此在理論上，可以根（gēn）據驅（qū）動電機的運動信息位置推導出直線軸的實際位置。但（dàn）是，滾珠（zhū）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）。測量偏差（取決於所用測量係統）與測量係統在機床（chuáng）上的（de）安裝誤差（chà）（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）種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激（jī）光測量）測量CNC機床的（de）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（chà）補（bǔ）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（qíng）況，以便在加工圓形（xíng）輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象（xiàng）限轉換（huàn）中（zhōng），一個軸以最高進（jìn）給（gěi）速度（dù）移（yí）動，另一軸（zhóu）則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差（chà）。象限誤差補償可有（yǒu）效地減小此誤差並確保出色的加工效果。補（bǔ）償脈衝的密度可以（yǐ）根據與加速度相（xiàng）關的特征曲線設置，而該特（tè）征（zhēng）曲線可通過圓度測（cè）試來確定和參數化。在圓（yuán）度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程半徑的偏（piān）差（chà）（尤其在換向（xiàng）時）被量化的記錄下（xià）來（lái），並（bìng）通過圖形化顯示在人機界（jiè）麵（miàn）上（shàng）。

在新版本的係統軟件上，集成的（de）動（dòng）態摩擦補償功能能（néng）夠根據機床不同轉速下的摩擦行（háng）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（hé）角度誤差（chà）補償

如果各機床（chuáng）單個部件的重量會導致活動（dòng）部件位移和傾斜，則需要進（jìn）行垂度補償，因為它會導致相關（guān）機床部分（包括導向係統）下垂。角度（dù）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（rú），垂直）。隨著零點（diǎn）位置的（de）偏移不斷增加，位置（zhì）誤差也增加。這兩種誤差均（jun1）由機床的自重，或者刀具和（hé）工件重量所導致。在調試時（shí）測得的（de）補償值被定量後按照相應的位置以（yǐ）某（mǒu）種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行（háng）時，相關軸的位置根據存儲點的補償值進行（háng）插補。對（duì）於每次連（lián）續路徑（jìng）移（yí）動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱（rè）量可能導致機床各部分膨脹。膨（péng）脹範（fàn）圍取（qǔ）決於各機床（chuáng）部分的溫度、導熱率等。不同溫度可（kě）能導致各（gè）軸的實際位置（zhì）發生變化，這會（huì）對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度補償抵消。各軸（zhóu）在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償（cháng）熱（rè）脹，必須通過功能塊不斷（duàn）從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度（dù）補償值（zhí）、參考位（wèi）置和線性梯度角參數。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（jiān）誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位置、它（tā）們的相互補（bǔ）償以及（jí）刀具定向誤（wù）差，可（kě）能導致轉頭和回轉頭（tóu）等部件出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中進給軸（zhóu）的導向係統將出現（xiàn）小誤（wù）差（chà）。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水（shuǐ）平（píng）和垂直直（zhí）線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯（fǔ）仰角、偏航角和翻滾角誤差（chà）。將機（jī）床組（zǔ）件相互對齊時，可能出現（xiàn）其（qí）他誤差。例如，垂（chuí）直誤差。在三軸機床中，這意味著（zhe）在刀尖上可能（néng）會（huì）產生21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度（dù）誤差。這些偏差（chà）共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描（miáo）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確（què）定空間誤差（chà）。僅測量單個位置的誤差是（shì）遠遠不夠的（de），必須測量整個加工空間內的所有（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（qǔ）決於相關（guān）進給（gěi）軸的位置與測量位置。例如，當y軸與z軸處（chù）於不同位置時（shí），導致x軸（zhóu）產生的偏差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出現誤差。借（jiè）助（zhù）“CYCLE996 –運動測量”，隻需幾（jǐ）分鍾即可確定（dìng）回轉（zhuǎn）軸誤差。這意（yì）味著，可以不斷檢查機床的準確性，如果需要，即使在生產中，也可以校正準確性。

偏差補償（動態（tài）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（biāo）位置與其實際位置的差值。偏（piān）差導致與速度相關的不必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率（lǜ）變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借（jiè）零件程序中的（de）NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速（sù）度相關的偏差減為零。通過前（qián）饋控製提高路徑精度，從而獲得更好的加工效果（guǒ）。

FFWON: 啟動前饋控製的命（mìng）令

FFWOF: 關閉前饋控製的命令

電子配重（chóng）補償

在極（jí）端情況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可以激（jī）活（huó）電子配重功能。在沒有機械或液壓配（pèi）重的負載軸中，一旦鬆開製（zhì）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（xià）垂。在鬆開（kāi）製動器後，靠恒定的平（píng）衡（héng）扭矩來保（bǎo）持（chí）下垂軸的位置。