CNC數控機床補償你知道多少？

機床（chuáng）具（jù）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（shǐ）用過程（chéng）中，偏差仍然可能出現或（huò）增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用（yòng）實際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀（yí）等）獲（huò）得（dé）的測量值來補償偏差，從而獲得更佳（jiā）的（de）加工效果。本期給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償（cháng）功能，“CYCLE996 運動測量（liàng）”等實（shí）用的SINUMERIK測量循環可在機床的持續監控與維護過程中為最終用戶提供（gòng）全麵支持。

反向間隙補償

在機床移動部件和其（qí）驅動部件，如滾珠絲杠（gàng），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（xì）的機械結構會顯著增（zēng）加機床的磨（mó）損，而且從工藝上（shàng）講也是（shì）難以（yǐ）實現（xiàn）的。機械間（jiān）隙（xì）導致軸（zhóu）/主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（zhe）一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決於（yú）間隙的大小。工作台及其相關（guān）編碼器也會受（shòu）到影響：如果編碼（mǎ）器位置領先工作台，它提前到達指令位置（zhì）這意味著機（jī）床實際移動的距（jù）離縮短了。在（zài）機床運行，通過在相應（yīng）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實際位置值上。

絲杠螺（luó）距誤（wù）差補償

CNC控製係統中間接測量的測量原（yuán）理基於這樣一個假設：即滾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（jù）驅動電機的運動信息位置（zhì）推導出直線（xiàn）軸的實（shí）際（jì）位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測（cè）量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取決於所（suǒ）用測量係統）與測量係統在機床上的安裝誤差（又稱為測量（liàng）係統（tǒng）誤差）可能進一步加劇此問題。為了補償這兩種誤差（chà），使可使用一套獨立的測量（liàng）係統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差曲線，然後，將所需補（bǔ）償值保存在CNC係統中進行補償。

摩擦補償（象限（xiàn）誤差補償）和動態摩擦補（bǔ）償

象限誤差補償（又（yòu）稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便在加工圓（yuán）形輪廓時大（dà）幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換中，一個軸以最高（gāo）進給速度移動，另一（yī）軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行（háng）為可（kě）能導致輪廓誤差。象限誤差補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（yǔ）加速（sù）度相關的特征曲線設置，而該特征曲線可通（tōng）過圓度測試來確（què）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差（尤其在換向時）被量化的記錄下來，並通過圖形化（huà）顯示在人（rén）機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動（dòng）態（tài）摩擦（cā）補償功（gōng）能能夠（gòu）根據機床不同轉速下的摩擦行為進（jìn）行動態補償，減小實際加工輪（lún）廓誤差，實現更（gèng）高的控製精度。

垂度和角度（dù）誤差補償

如果各機床單個部件的重量會導致活動部件位移和傾（qīng）斜，則需要進行垂度（dù）補（bǔ）償，因為（wéi）它會導致相關機床部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用（yòng）於當移動軸沒有以正確的角度互相對（duì）齊時（例如，垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加（jiā），位置誤差也（yě）增加。這兩種誤差均由機床的（de）自重，或（huò）者（zhě）刀具和工件重量所導（dǎo）致。在調（diào）試時測得的補償（cháng）值被定量後按照（zhào）相應的位置（zhì）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（cháng）值進行插補。對於每（měi）次連續路徑移動，均（jun1）存在（zài）基本軸與補償軸。

溫度補償（cháng）

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨（péng）脹範圍取決於各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫度（dù）可能導致（zhì）各軸（zhóu）的實際位置（zhì）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（huà）可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的（de）誤差曲（qǔ）線均可定義。為了始終正確補償熱脹，必（bì）須通過功能塊不斷從PLC向（xiàng）CNC控製係統重新傳遞（dì）溫（wēn）度補償值（zhí）、參考位置和線性梯度角（jiǎo）參（cān）數。意外參數的變化會由控製係統自動（dòng）消除，從而避免機床過載並激活監控功能。

空間誤差補償係統（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（zhuǎn）頭（tóu）和回轉頭等部件出現係統（tǒng）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。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差（chà）；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（jiǎo）和翻滾角誤差。將（jiāng）機床組（zǔ）件相互（hù）對齊時，可能（néng）出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸（zhóu）機床中，這意味著在刀尖上可能會（huì）產生（shēng）21項個幾何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個（gè）軸（zhóu），再（zài）加三（sān）個角度誤差。這些偏差共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描述了實際機床（chuáng）的刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機（jī）床的刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案合（hé）作（zuò）夥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（yuǎn）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（lù）所有位置的測量值（zhí）並繪成曲線，因為各誤差大小取決於相關進給軸的位置與測量（liàng）位置。例如，當y軸與z軸處（chù）於（yú）不同位（wèi）置時，導致x軸產生的偏差會不同——即使在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，可以不斷檢查機床的準確性，如果需（xū）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）

偏差指在機床軸運動時位置控製器與標準的偏差。軸偏差為機床軸的目標位置與其實際位（wèi）置的（de）差（chà）值（zhí）。偏差導致與速度相關（guān）的不必（bì）要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時（shí），如圓形、方（fāng）形輪廓等。憑（píng）借零（líng）件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速（sù）度相關（guān）的偏差減（jiǎn）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: 關閉前饋控製的（de）命令

電子配重補償

在極端情況（kuàng）下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可以（yǐ）激活電子配重功能（néng）。在沒有機械或液壓配重的負載軸（zhóu）中，一旦鬆開製（zhì）動器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重後（hòu），可（kě）以補償意外的（de）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。