CNC數控（kòng）機床補償你（nǐ）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（jì）錄，但由於（yú）存在溫度或機（jī）械負載等環境因（yīn）素，在後續使用過程中，偏差仍然可能出現或增（zēng）加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵（shān））或額外的傳（chuán）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（běn）期給大（dà）家介紹一下SINUMERIK常見的補償（cháng）功能，“CYCLE996 運動測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床的持（chí）續監控（kòng）與維護過程中為最終用戶提供全麵支持。

反向（xiàng）間隙補償

在機床移動（dòng）部件和其驅（qū）動部件（jiàn），如滾珠絲杠，之間（jiān）進行力的傳遞時會（huì）產生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的（de）機械結構會顯（xiǎn）著增加機（jī）床的磨損，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（jiē）測（cè）量係（xì）統的測量值之（zhī）間存在偏差。這（zhè）意味著一旦方向改變，軸將移動得（dé）過遠或過近，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（gōng）作台，它提前到達指令位置這意味著機床實際移動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸上使用反向間隙補償（cháng）功能，在換向（xiàng）時，以前記錄的偏差將自動激活，將以前記錄的偏差疊（dié）加（jiā）到實際位置值上。

絲（sī）杠螺距誤（wù）差補償

CNC控製係統中間接測（cè）量的測量原理基於這樣一個假設：即滾珠絲杠的（de）螺距在（zài）有效行程（chéng）內保持不變，因此在理論上（shàng），可以根據（jù）驅動電（diàn）機的運（yùn）動信息位置推導出直線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導（dǎo）致測量係統產生偏（piān）差（又稱絲杠螺距（jù）誤差（chà））。測量偏差（chà）（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（wéi）測量係統誤差）可能進一步加劇此問題。為（wéi）了補償這兩種誤差，使（shǐ）可使用一套獨立（lì）的測（cè）量係統（激光（guāng）測（cè）量）測量CNC機床的自（zì）然誤差曲線，然後，將所需（xū）補償值保存在CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象限誤差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又（yòu）稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便在加（jiā）工圓形輪廓時大幅提高輪廓（kuò）精度。原因如下：在象限（xiàn）轉換中，一個軸以最高進給（gěi）速度（dù）移動，另一軸則靜止不（bú）動。因此，兩軸的不（bú）同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象（xiàng）限誤差補（bǔ）償（cháng）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（gēn）據與加速（sù）度相關的特征曲線設（shè）置，而該特征曲線可通過圓度測試來確定和參數化（huà）。在圓度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程半徑的偏差（尤其（qí）在換向時（shí））被（bèi）量化的記錄下來，並通過圖形（xíng）化顯示在人機界麵上。

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（tóng）轉速下的摩擦（cā）行為進行（háng）動態補償，減小（xiǎo）實際加工輪廓誤差，實現更高的控製精度。

垂度和角度（dù）誤差補償

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（qīng）斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機床部分（包括導向係統）下垂。角（jiǎo）度誤差補償則用於當移動（dòng）軸沒有以正（zhèng）確的角度互相對齊（qí）時（例如（rú），垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加，位置（zhì）誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自（zì）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（liàng）後按照相應的位置以某種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相（xiàng）關軸的位置根據存儲點的補償值進（jìn）行插補。對於每次連續路（lù）徑移動，均存在基本軸（zhóu）與（yǔ）補償軸。

溫度（dù）補償（cháng）

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍（wéi）取（qǔ）決（jué）於各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫（wēn）度可能導致（zhì）各軸的實（shí）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（dù）補償抵消（xiāo）。各軸在不（bú）同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補（bǔ）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）自動消除，從（cóng）而避免機床過載並激活（huó）監控功能。

空間誤差補償係（xì）統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償（cháng）以及刀具定向誤（wù）差，可能導致轉頭（tóu）和回轉頭（tóu）等部件出現係統性幾何誤差。此外，每個機床中進給軸的導向係統將出現小誤（wù）差。對於線性（xìng）軸，這些誤差為線性位置（zhì）誤差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯（fǔ）仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤（wù）差。例如，垂直誤差（chà）。在三軸機床中，這意（yì）味著在刀尖（jiān）上可能會產生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（chà）。這些偏差共同作用形成（chéng）總誤差（chà），又稱為空間誤差。

空間誤差描述了實（shí）際機床的刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的（de）刀具（jù）中點位置的偏差。SINUMERIK解（jiě）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（shì）遠遠不夠的，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）有位置的測量值並（bìng）繪成曲線，因為（wéi）各誤差大小取決於（yú）相關進給軸（zhóu）的位置與（yǔ）測量（liàng）位置。例如，當y軸與z軸處於不同位置時，導致x軸產生的（de）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“CYCLE996 –運動測量”，隻需（xū）幾分鍾即可確定回轉（zhuǎn）軸（zhóu）誤差。這意味著（zhe），可以不斷檢查（chá）機床的（de）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）

偏差指（zhǐ）在機床軸運動時位置控製器與標準的偏（piān）差。軸偏差為機床軸的目標位置與其實際位（wèi）置的差值。偏差（chà）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（rú）圓形、方（fāng）形輪廓等。憑借零（líng）件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以（yǐ）將與速度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路徑精度（dù），從而獲得更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋（kuì）控製的命令（lìng）

FFWOF: 關閉前饋控製的命令

電子配（pèi）重補償

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