​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素，在後（hòu）續使用過程中，偏差仍然可能出現或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以（yǐ）提供不同的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵（shān））或額外的傳感器（qì）（如激（jī）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果。本期給大家介紹一（yī）下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床的持續監控與維護過程中為最（zuì）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）會產生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會（huì）顯著增加機（jī）床的磨損，而且從工藝上講也（yě）是（shì）難（nán）以實現的。機械間隙（xì）導致軸/主（zhǔ）軸的運動路徑與間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（yuǎn）或過近（jìn），這取決於間隙的大小。工作台及其相關編碼（mǎ）器也會受到影響：如果編碼器位置領先工作台，它提（tí）前到達指令位置這意味著機床實際移動的距（jù）離縮短了。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（chà）將自動激活，將以前記錄的偏差疊加到（dào）實際位置值（zhí）上。

絲杠螺距誤差補（bǔ）償

CNC控製（zhì）係統中間接測量的（de）測量原理基於這樣（yàng）一個假設：即滾珠（zhū）絲杠的螺距在有效行程內保持不變，因此（cǐ）在理論上，可（kě）以根據驅動電機的運動信息位置推導出直線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造（zào）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（yòng）測（cè）量（liàng）係統）與測（cè）量係統（tǒng）在機床上的安（ān）裝誤差（又稱為測量係統誤差）可能進一步加劇此問題。為了（le）補償這兩種誤差，使可使（shǐ）用一套獨立的測量係統（激光測量（liàng））測（cè）量CNC機床的自（zì）然誤（wù）差曲線，然後，將（jiāng）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（hé）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（zài）加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高進給速（sù）度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓（kuò）誤差。象限誤差補（bǔ）償可有效地減小（xiǎo）此誤差並確保出色的加工效果。補償脈（mò）衝的密度可以根據與加速度相關的（de）特征曲線設置，而該特征曲（qǔ）線可通過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程半徑的偏（piān）差（chà）（尤其在換向時）被量（liàng）化的記（jì）錄下來，並通（tōng）過圖形化顯示在人機界麵上。

在新版本的係統軟件（jiàn）上，集成的動態摩擦補償功能能夠根據機床不同（tóng）轉速下（xià）的摩（mó）擦行為進行動態補償，減小實際加工輪（lún）廓誤差，實現（xiàn）更高的控（kòng）製（zhì）精（jīng）度。

垂（chuí）度（dù）和角度誤差補償

如果各機床單個部件的重量會導致活動部件位（wèi）移和傾（qīng）斜，則（zé）需要（yào）進行垂度（dù）補償（cháng），因為它會導致相關（guān）機（jī）床部分（包括（kuò）導向係統）下垂。角度誤差補償則用於當移動（dòng）軸沒有以正確的角度互相對齊時（例（lì）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（suǒ）導致。在調試時測得的補償值被（bèi）定量後按照相應的位置（zhì）以某種形式，如補（bǔ）償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的位置（zhì）根據存（cún）儲點的補償值（zhí）進行插（chā）補。對於每次（cì）連續路徑移動，均（jun1）存（cún）在基本軸與補（bǔ）償軸。

溫度補償（cháng）

熱量可（kě）能導致機床各部（bù）分膨脹。膨脹範圍取決於各機床（chuáng）部分（fèn）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生負麵（miàn）影（yǐng）響。這些實際值（zhí）變化可以通過（guò）溫度補（bǔ）償（cháng）抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線（xiàn）均可定義。為了（le）始終正確補償熱脹，必須通過功（gōng）能塊不斷（duàn）從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角參數。意外參數的變化會由控製係統（tǒng）自（zì）動消除，從而避免機（jī）床過載並激活監控功能。

空間誤（wù）差補償係統（VCS）

回轉軸（zhóu）的位置、它們的相互補償以（yǐ）及刀（dāo）具定向誤差，可能導致轉頭和回轉頭等部（bù）件出現（xiàn）係統（tǒng）性幾何誤差。此外，每個機（jī）床中（zhōng）進給（gěi）軸（zhóu）的導向係（xì）統將出（chū）現小誤差。對於線性軸，這些（xiē）誤差為線性位置誤差；水平和（hé）垂直（zhí）直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角（jiǎo）和翻滾角誤（wù）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（zài）三（sān）軸機床中，這意味著在刀尖上（shàng）可能會產生21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共（gòng）同作用形成（chéng）總誤（wù）差，又稱為空（kōng）間誤（wù）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定空（kōng）間誤差。僅測量單個位置的誤差是遠遠不（bú）夠的，必須測量整個加工空間內的所有機床誤差。通常需要記錄所（suǒ）有位置的測量（liàng）值並繪成曲線，因為（wéi）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軸處於不同位置時，導致x軸產生的偏差會不同——即使在x軸的幾乎（hū）同一位置也會出現誤差。借助“CYCLE996–運動（dòng）測量（liàng）”，隻需幾分鍾即可確定回轉（zhuǎn）軸誤差（chà）。這意味著，可以不斷檢查機床的準確性，如（rú）果需要，即（jí）使在生產中，也可以校正（zhèng）準確性。

偏差補償（動態（tài）前饋控製）

偏差指在（zài）機床軸運動時（shí）位置控（kòng）製器（qì）與標準的偏差。軸偏差為機床軸的目（mù）標位置與其實際（jì）位置的差值。偏差導（dǎo）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、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言命（mìng）令FFWON，在（zài）沿路徑移動時，可以將與速度（dù）相關（guān）的偏差（chà）減為零。通過前（qián）饋控製提（tí）高路徑精度，從而獲得更好的（de）加工效果。

FFWON:啟動前（qián）饋控（kòng）製（zhì）的命令

FFWOF:關閉前饋控製的命令

電子配重補償

在極端情況下，為了防止軸下垂而（ér）對機床、刀具（jù）或（huò）工件造成損壞，可以激活電子（zǐ）配重（chóng）功能。在沒有機械或液（yè）壓配重的負載（zǎi）軸中，一（yī）旦鬆開製動器，垂直軸會意外下垂（chuí）。在激活電子（zǐ）配重（chóng）後，可以補償意外的軸（zhóu）下垂。在鬆開（kāi）製動器後，靠恒定的平衡（héng）扭矩來保（bǎo）持（chí）下垂軸的位置。