CNC數控機床補償你（nǐ）知道多少？

機床具有的係統性的（de）機械相關偏差，可（kě）以（yǐ）被係（xì）統記錄（lù），但由於存在溫度或機械負載等環境因素，在後續使用（yòng）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（tí）供不同的補償功能。使用實際位置編碼（mǎ）器（如光柵）或額外的（de）傳感器（如激（jī）光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從（cóng）而獲得更佳的加工效果（guǒ）。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動（dòng）測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在（zài）機床的持續監控與（yǔ）維護過程中（zhōng）為最終用戶（hù）提供全麵支持。

反向（xiàng）間隙補償（cháng）

在機床移（yí）動（dòng）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斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著（zhe）增加機床的磨損，而且（qiě）從（cóng）工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸（zhóu）/主軸的（de）運動路徑與間接測量（liàng）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（xiǎo）。工作台及其相（xiàng）關編碼器也（yě）會（huì）受到影響：如果編碼器位置領先工作台，它提前到達指令位置這意味著（zhe）機床實際移動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸（zhóu）上使用反向間隙補償功能，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加到實際位置（zhì）值上。

絲杠螺（luó）距誤差補償

CNC控製係統中間接測量（liàng）的測量原理基（jī）於（yú）這樣一個假（jiǎ）設：即滾珠（zhū）絲杠的螺（luó）距在有效行程內保持（chí）不變，因（yīn）此在理論上，可以根據（jù）驅動（dòng）電機的運動信息位置推導出直線軸的實際位（wèi）置（zhì）。但是，滾珠絲杠（gàng）的製造誤差會導致測量係統產生偏（piān）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（liàng）係統在機床（chuáng）上的安裝誤差（又稱為測量係統誤差（chà））可能進一步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（激光測（cè）量（liàng））測量CNC機（jī）床的自然誤差曲線，然後，將所需補償值保存在（zài）CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象（xiàng）限誤（wù）差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱（chēng）為摩擦補償）適（shì）合上述所有情況，以便在加工圓形輪廓時大（dà）幅提高輪廓精度。原因如（rú）下：在（zài）象限轉換中，一個軸以最高進給速度移（yí）動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致（zhì）輪廓誤差。象限誤（wù）差補償可有效地減小此誤差並確保出色的加工（gōng）效果。補償脈衝的密度可以根據與加速度相關的特征曲線設置，而該特征曲線可通過圓度測試來確定和參數（shù）化。在圓度測試中，圓形輪廓的實際（jì）位置和（hé）編程（chéng）半徑的偏差（尤其在換向時）被量化的記（jì）錄下來，並通過圖形化顯示在人機界（jiè）麵（miàn）上。

在新版本的係統軟件上，集成的動（dòng）態摩擦補償功能能夠根據機床不（bú）同轉速下的摩（mó）擦行為進行動態補償，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

如果（guǒ）各（gè）機床單個部件的重量會（huì）導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相（xiàng）關機床部（bù）分（包括導（dǎo）向係統）下垂。角度誤差補償（cháng）則用於當移動軸沒有以正確的角度互相對齊時（例如，垂直（zhí））。隨著零點位（wèi）置的偏移不斷增加，位置誤（wù）差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件重（chóng）量所導致。在調試時測得的補償（cháng）值被定量後按照相（xiàng）應的位置以某種形式，如（rú）補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸（zhóu）的位置根據存儲點的補償（cháng）值進行插補。對（duì）於每次連（lián）續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫（wēn）度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範（fàn）圍取（qǔ）決於各機床部（bù）分的溫度、導熱率等。不同溫（wēn）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）影響。這些實際值變化可以通過溫度（dù）補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可（kě）定（dìng）義。為了始終正確補償熱脹，必須通（tōng）過功能塊不斷從PLC向CNC控製係統重（chóng）新傳遞溫度補償值、參考位置和線（xiàn）性梯度角參（cān）數。意外參（cān）數的變化會由（yóu）控製係統自動消除，從而（ér）避免機床過（guò）載並激活監控功（gōng）能。

空間誤差補償（cháng）係統（VCS）

回轉軸的位置（zhì）、它們的相互補償以及刀具（jù）定向誤差，可能導致轉頭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（zhóu）的導向係統（tǒng）將出現小誤（wù）差。對於線性軸，這些（xiē）誤差為線（xiàn）性位置（zhì）誤差（chà）；水平和垂直直（zhí）線度誤差（chà）；對於（yú）旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和翻（fān）滾角誤（wù）差。將機床組件相互對齊時，可能出現其（qí）他誤差。例（lì）如，垂（chuí）直誤差。在三軸機床（chuáng）中（zhōng），這意味著在刀尖上可能會產生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（jiā）三個角度誤差。這些偏差共同作用形（xíng）成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤（wù）差描述了實際機床的刀具中點（TCP）位置與理想（xiǎng）無誤（wù）差（chà）機床的刀（dāo）具（jù）中點位置的（de）偏差。SINUMERIK解決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（yào）記錄所有位置的測量值並繪成曲（qǔ）線，因為各誤差大小取決於相關進給軸的位置（zhì）與測量位置。例（lì）如，當y軸（zhóu）與z軸處於不同（tóng）位置時，導致x軸產生的（de）偏差會（huì）不同——即使在x軸的幾乎同（tóng）一位（wèi）置也會出現誤差。借助“CYCLE996 –運動測量”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸誤差（chà）。這意味著，可（kě）以不斷檢查機床的準確性，如果需要，即使在生產中，也可以校正準確性。

偏差補償（cháng）（動態（tài）前饋控製）

偏差指在機床軸運動時位置控製器（qì）與（yǔ）標準的偏差。軸偏差為機床軸的目標位置與其實際位置的差值（zhí）。偏差導致與速度相關的（de）不必要輪廓誤差，尤其在（zài）輪廓曲率變化時，如圓形、方形輪廓（kuò）等（děng）。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將與（yǔ）速度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路徑精度，從而獲得更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控製的命令

FFWOF: 關閉（bì）前饋控製的命令

電子配重（chóng）補償

在極端（duān）情況（kuàng）下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或（huò）工件（jiàn）造成損壞，可以激活電子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負（fù）載軸（zhóu）中，一旦鬆開製動器，垂（chuí）直軸會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償意外的軸下垂。在鬆開（kāi）製動器後，靠（kào）恒（héng）定的（de）平衡扭矩來保持下垂軸的位（wèi）置。