CNC數控機床補償你知道（dào）多少？

機床具有的係統性的機械相關偏差，可以被係統記錄（lù），但由於存在溫度或機械（xiè）負載（zǎi）等環境因素，在後續使用過程中，偏差仍然可能出現（xiàn）或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功（gōng）能（néng）。使用實際位置編碼器（如光柵）或額（é）外（wài）的傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量（liàng）值來補償偏差，從而（ér）獲（huò）得更佳的加（jiā）工效果。本期給大家介（jiè）紹一下（xià）SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等實用（yòng）的SINUMERIK測量循環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，之間進行力的傳遞時（shí）會產生間斷或者（zhě）延（yán）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（qiě）從工藝上（shàng）講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運（yùn）動路徑（jìng）與間接（jiē）測量係統的測量值之（zhī）間存在（zài）偏差。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或（huò）過近，這取決於間隙的（de）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）令位置這意味著機床實際（jì）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（zài）換向時，以前記錄的偏差（chà）將自動激活，將以前記錄的偏差疊加到實（shí）際位置值上。

絲杠（gàng）螺距誤差補償

CNC控製係統（tǒng）中間接（jiē）測（cè）量的測量原理基於這樣一個假設：即滾（gǔn）珠絲杠的螺距在有效行程內保持不變，因此在（zài）理論上，可以根據驅動電機的（de）運動信息位置推導出直（zhí）線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤（wù）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。為了補償這兩種誤差，使可使用一（yī）套獨立的（de）測量係統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差曲線（xiàn），然後（hòu），將（jiāng）所需補（bǔ）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（chà）補償（cháng）（又稱為摩擦補償）適合上述所（suǒ）有情況，以便在加工（gōng）圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個（gè）軸以（yǐ）最高進給速度移動（dòng），另（lìng）一（yī）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。象限誤（wù）差補（bǔ）償可有效地減小此誤差並確（què）保出色的加工效果（guǒ）。補償脈衝的密度可（kě）以根據與加速度相關的特征曲線設置，而該特征曲線可（kě）通過圓度測試（shì）來確定和參數（shù）化。在圓度測試中，圓（yuán）形輪廓的實際（jì）位置和編程半徑的偏差（尤其在換（huàn）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。

在新版本的係統（tǒng）軟件（jiàn）上（shàng），集成的動態摩擦補償功能（néng）能夠根（gēn）據機床不同轉速下的摩擦行為進行動（dòng）態補償（cháng），減小實際加（jiā）工輪廓誤（wù）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，因為它會導致（zhì）相關（guān）機床部分（包括導向係（xì）統）下垂。角度誤差補（bǔ）償則用（yòng）於（yú）當移動軸（zhóu）沒有（yǒu）以正確的角度互相對齊時（例如，垂直）。隨著（zhe）零點位置的偏移不斷（duàn）增加（jiā），位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件（jiàn）重量所導致。在調試時測得的補（bǔ）償值被（bèi）定量後按照相應的（de）位置以某種形式，如補償表，存儲在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（cì）連續路徑移動（dòng），均存在基本軸與補償軸（zhóu）。

溫度補償

熱量可能（néng）導致機床各部分膨脹。膨脹範（fàn）圍取決於各機（jī）床部分的溫度、導熱率等。不同溫度可（kě）能導致各軸（zhóu）的實際位置發生變化，這會對（duì）加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變（biàn）化可以通（tōng）過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差（chà）曲線均可定義。為了（le）始終正確補償（cháng）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（zhì）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（gōng）能。

空間（jiān）誤差補償係統（VCS）

回轉軸的位置、它（tā）們（men）的相互（hù）補償以及刀具定向誤差，可能導致轉頭和回轉（zhuǎn）頭等部件出現（xiàn）係統性幾何誤差。此外，每個機床中進給軸的導向係統將出現小誤差（chà）。對於線性軸，這些誤（wù）差為線性位置誤（wù）差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏（piān）航角和翻滾角誤差。將機床組件相（xiàng）互對齊時，可能出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三（sān）軸（zhóu）機床（chuáng）中，這意味著在刀尖上可能會產生（shēng）21項個幾何誤差：每（měi）個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共同作用（yòng）形成總誤差，又（yòu）稱為空間誤差。

空間誤差描述了（le）實際機（jī）床的刀具中點（TCP）位置與理想（xiǎng）無誤差機床的（de）刀具中點位置的偏（piān）差。SINUMERIK解決（jué）方案合作夥伴能夠借助激光測量設備確定空間誤差。僅測量單個位（wèi）置的誤差（chà）是（shì）遠遠不夠的，必須測量整（zhěng）個加工空間內的所有機床（chuáng）誤差。通常需要記錄（lù）所有位置的測量值（zhí）並繪成（chéng）曲線，因為各誤差大小取決於相關進給軸（zhóu）的位置與測量位置。例如（rú），當y軸與z軸處於不同位置時，導致x軸產生的偏差會不同——即（jí）使在x軸的幾乎同一位置也會出現誤差。借助“CYCLE996 –運動（dòng）測量”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸誤差。這意味著，可以不斷檢查機（jī）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（動態前饋控製）

偏差（chà）指在機床軸運（yùn）動時（shí）位置控製器與標準的偏差。軸偏差（chà）為機床軸的目標位置與其實際位置的差值。偏差導致與速度相（xiàng）關的不必（bì）要輪廓誤差（chà），尤其在（zài）輪廓曲率（lǜ）變化時，如圓形、方形輪廓等。憑（píng）借零件（jiàn）程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移（yí）動時，可以（yǐ）將（jiāng）與（yǔ）速度相關的偏差減為（wéi）零。通（tōng）過前饋控製提高路徑精度，從而獲得更好（hǎo）的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控（kòng）製的命令

FFWOF: 關閉前饋控製的（de）命令

電子配重補（bǔ）償

在極端情況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可（kě）以激活電子配重功能。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（zhóu）會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。