​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偏差，可以被係統記錄，但由於存在溫度或機械負載等環境因（yīn）素，在後（hòu）續使用過（guò）程中（zhōng），偏差仍然可能出（chū）現或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用實際位置（zhì）編碼器（qì）（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等（děng））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（jiè）紹一下SINUMERIK常（cháng）見的補償功能，“CYCLE996運動測量”等實用的SINUMERIK測量循（xún）環可在機床的持續（xù）監控與維護過程中為最終用（yòng）戶（hù）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，如滾珠絲杠，之間進（jìn）行力的傳遞時會產生間斷（duàn）或者延（yán）遲，因為（wéi）完全（quán）沒（méi）有間隙的機械結構會（huì）顯著增加機床的磨損，而且從工藝（yì）上講也是難以實現（xiàn）的。機械間隙導致軸/主軸的運動路徑與間（jiān）接測量係統的測量值之間存在偏差。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決於間隙的大小。工（gōng）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（tā）提前到達指（zhǐ）令位（wèi）置（zhì）這意味（wèi）著機床實際移動的（de）距離縮短了。在（zài）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（piān）差將自動激活，將以前記錄的偏差疊加到實際位置值（zhí）上。

絲杠（gàng）螺距（jù）誤差（chà）補償

CNC控製係統中間接測量的測量原理基於這樣一個假設（shè）：即滾珠絲（sī）杠的螺距（jù）在有效行程內保持不變，因此在（zài）理論上，可以根據驅（qū）動電機的運動信息位置推導出直線軸（zhóu）的實際位置。但（dàn）是，滾珠絲杠（gàng）的製造誤差會導（dǎo）致測量係（xì）統產生偏差（又稱絲杠（gàng）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的安裝誤差（又稱為測（cè）量係統誤差）可能進一步加劇（jù）此問（wèn）題。為了補償這兩種誤（wù）差，使可使用一套獨（dú）立的測量係（xì）統（激光（guāng）測量）測量CNC機床的自然誤差曲線，然後，將所（suǒ）需補償值保存在（zài）CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象限誤（wù）差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補（bǔ）償（cháng）（又稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪（lún）廓精度。原因如下：在象限（xiàn）轉換中，一個軸以最高（gāo）進給速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩（liǎng）軸的不同摩擦行為（wéi）可能導致輪廓（kuò）誤（wù）差。象限（xiàn）誤差補償可有效地減小此誤差並確保出色（sè）的加工效果。補償脈衝的密度（dù）可以根據與加速度相（xiàng）關的特征曲線設置，而該特征曲線（xiàn）可通過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中（zhōng），圓形（xíng）輪廓的實際位置和編（biān）程半徑的偏差（尤其在換向時）被量化的記錄下來，並通過圖形化顯示（shì）在人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能能夠根據機床不同轉速下的摩擦（cā）行為進（jìn）行動態補償，減小實際加工輪廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度和角度誤差補償（cháng）

如果各機床單個部（bù）件的重量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度（dù）補償，因為它會導致（zhì）相關機床部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用於當移動軸沒有以正（zhèng）確的角度互相（xiàng）對齊時（例如，垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試時測得的補（bǔ）償值被定（dìng）量後按照相應的（de）位置以某種形式，如補償表，存儲在（zài）SINUMERIK中。在機床運（yùn）行時（shí），相關軸的位置（zhì）根據存儲點的補償值進行插（chā）補。對於（yú）每次連續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍取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（wèi）置發生變化，這會對加工中的工（gōng）件精度產生負麵影響。這些實（shí）際值（zhí）變化可以通過溫度補償抵消。各軸在不同（tóng）溫度（dù）的（de）誤差曲線（xiàn）均可定義。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重（chóng）新（xīn）傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角參數。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（néng）。

空間（jiān）誤差補償係統（tǒng）（VCS）

回轉軸的位置、它們（men）的相互補償以及刀具定向誤差，可能導致轉頭（tóu）和回轉頭等部件出現係統性幾何誤差。此外，每個機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差；水平和（hé）垂直直線度誤差（chà）；對（duì）於旋轉軸，會產生俯仰（yǎng）角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊（qí）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項個幾何誤差：每個（gè）線性軸六個誤差類（lèi）型乘以三個軸（zhóu），再加三個角度誤差。這些偏差（chà）共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描述了實際機（jī）床的刀具中點（TCP）位（wèi）置與（yǔ）理想無誤差機床的（de）刀具中點（diǎn）位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能（néng）夠借助激光測量設備確定空間誤差。僅測（cè）量單個位置的（de）誤差（chà）是遠遠不夠（gòu）的，必須測量整個加工空（kōng）間內的所有機床誤差。通常需（xū）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（jué）於相關進給軸的位置與測量位置。例如，當y軸與z軸處（chù）於不同位（wèi）置時，導（dǎo）致x軸產生的偏差會不同——即使（shǐ）在x軸的幾乎同（tóng）一位置也會出現誤差。借助“CYCLE996–運動測量（liàng）”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸（zhóu）誤差。這意味著，可以不斷檢查機床的準確性，如果（guǒ）需要，即使在生產中，也可以校正準確性。

偏差補償（動（dòng）態前饋控（kòng）製）

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（piān）差（chà）為機床軸的目標位（wèi）置與其（qí）實際位置的（de）差值。偏差導致（zhì）與速度相關的不必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時，如圓形（xíng）、方形輪（lún）廓（kuò）等。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移（yí）動（dòng）時，可以將（jiāng）與速度相關的偏差（chà）減為零。通過前饋控（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

FFWOF:關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在極端情況下，為了（le）防止軸下垂而對機床、刀（dāo）具或工件造成損壞，可（kě）以激活電子配重功能。在沒有機械或液壓（yā）配重的負載軸中，一旦鬆開製動器，垂直（zhí）軸會意外（wài）下（xià）垂。在激活電子配重後，可以補償意外的軸下垂。在（zài）鬆開製動器後（hòu），靠恒定的（de）平衡扭矩來（lái）保持下垂軸的位置。