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，可以被係統記錄，但由於存（cún）在溫度或機械負載等（děng）環境因素，在後（hòu）續使用（yòng）過程中，偏差仍然可能出現（xiàn）或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同（tóng）的補償功能。使用實際位置（zhì）編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如（rú）激光幹涉儀等）獲得的測量（liàng）值來補償偏差，從而獲得更佳的加工效果。本期給大家介（jiè）紹一下SINUMERIK常見的補（bǔ）償功能，“CYCLE996 運動測（cè）量”等實用的SINUMERIK測量循環（huán）可在機床的持續監控與維護過（guò）程中為最終用戶提供全麵支持。

反（fǎn）向間隙補償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠絲杠，之（zhī）間進行力的傳遞時會產生間（jiān）斷或者延遲，因為完（wán）全（quán）沒有間隙的機械結構會顯著增加機床的（de）磨損，而且從工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測量係統的測量（liàng）值之間存在（zài）偏差。這意味著一旦方向改變，軸將（jiāng）移動得過（guò）遠或過近（jìn），這取決於間隙的大小。工作台（tái）及（jí）其相關編碼器也會（huì）受到影（yǐng）響：如果（guǒ）編碼器位置領先工作台，它提前到達指（zhǐ）令位置這意味著機床實際（jì）移動的（de）距離（lí）縮短了。在（zài）機床運行，通過在相應軸上（shàng）使用反向（xiàng）間隙補償功能，在換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將以前記錄的偏差疊（dié）加到實（shí）際位置值上。

絲杠（gàng）螺距（jù）誤差補償

CNC控製係統中間接測量的測量（liàng）原理基於這（zhè）樣一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有（yǒu）效行程內（nèi）保持不變，因此（cǐ）在理論上，可以根據驅動電機的運動信（xìn）息位（wèi）置推導（dǎo）出直線軸的實際位（wèi）置。但是，滾（gǔn）珠絲杠的（de）製造誤（wù）差會導致測量係統產生（shēng）偏差（又（yòu）稱絲杠螺距誤（wù）差）。測量偏差（取決於所用測量係（xì）統）與測量係統在機床上的安裝誤差（chà）（又稱為測（cè）量係統誤差）可能進一步加劇此問（wèn）題。為了補償（cháng）這兩（liǎng）種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差（chà）曲線，然後，將所需補償值保存在（zài）CNC係（xì）統中進（jìn）行補償。

摩擦補償（象限誤差（chà）補償）和動態摩擦補償

象限誤差補（bǔ）償（又稱為（wéi）摩擦補償）適（shì）合上（shàng）述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大（dà）幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一（yī）個軸以最高進給速度移動（dòng），另一軸則靜止不（bú）動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象限誤差補（bǔ）償可有效地減小此誤差並確保出色的加工效果。補償脈衝的密度可以根據與加速度相（xiàng）關的特征曲線設置，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（yuán）形輪廓的實際位置和編程半徑的偏（piān）差（尤其（qí）在換向時）被量（liàng）化的記錄下（xià）來，並通過圖（tú）形化顯示在人機界麵上。

在新版本（běn）的（de）係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能（néng）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（gōng）輪廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度（dù）和角度誤（wù）差（chà）補償

如果各機床單（dān）個部件的重（chóng）量會導致活（huó）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（bù）分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用於（yú）當移動軸沒有（yǒu）以（yǐ）正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，位置誤差也增加。這（zhè）兩種誤（wù）差均由機床的自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試時測得的補償值被定量後按照相（xiàng）應的位置以某種（zhǒng）形（xíng）式（shì），如補償表，存儲在SINUMERIK中（zhōng）。在機床運行時，相關軸的位置（zhì）根據存儲點的補償（cháng）值進行插補。對於每次連續路（lù）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（jué）於各（gè）機（jī）床部（bù）分的溫度、導熱率等。不（bú）同（tóng）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。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在（zài）不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確（què）補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯（tī）度角參數。意外參數的變化會由控（kòng）製係統自動消（xiāo）除，從而避免機床過載並激活監控功能。

空（kōng）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，可能導致轉頭（tóu）和回轉（zhuǎn）頭等部件出現係統性幾何誤差。此外，每個（gè）機床中進給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；水平和垂直直線度誤差；對（duì）於旋轉軸，會（huì）產生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸機床中，這意味（wèi）著在刀尖上（shàng）可能會（huì）產（chǎn）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（jiǎo）度誤差。這些偏差共同作用形成（chéng）總誤差，又稱為空（kōng）間（jiān）誤（wù）差。

空間誤差描述了實（shí）際機床的刀具中點（TCP）位置與（yǔ）理想無誤差（chà）機床的刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作夥（huǒ）伴能夠借助激光測量設備確定空間誤差（chà）。僅測量單個位置的誤差是遠遠不夠的（de），必須測量整個加工空間內的所有機（jī）床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值並繪成（chéng）曲線，因為各誤差大小取決於相關進給（gěi）軸的位置（zhì）與（yǔ）測量（liàng）位置。例如，當y軸（zhóu）與z軸（zhóu）處於不（bú）同位置時，導（dǎo）致x軸產生的偏（piān）差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也（yě）會（huì）出現誤差。借助“CYCLE996 –運動測量（liàng）”，隻需幾分鍾即（jí）可確定回轉軸誤差。這意味（wèi）著，可以不斷檢查機床的準確性（xìng），如果需要，即使在生產中，也可以校（xiào）正準確性。

偏差補償（動態前饋控製）

偏（piān）差指（zhǐ）在機床軸運動時位置控製器與（yǔ）標準的（de）偏差。軸（zhóu）偏差為機床軸（zhóu）的目標位置與其實際位置的差（chà）值。偏差導致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（yuán）形、方形輪（lún）廓等。憑（píng）借零件（jiàn）程（chéng）序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將（jiāng）與速（sù）度相關的偏差減為零（líng）。通過前饋（kuì）控製提高路徑精度（dù），從而獲得更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控製的命（mìng）令

FFWOF: 關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在極端情（qíng）況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成（chéng）損壞（huài），可以激活電子配重功（gōng）能。在沒有機械或（huò）液壓配重的負載軸中，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（xià）垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡（héng）扭（niǔ）矩來（lái）保持下垂（chuí）軸的（de）位置。