​CNC數控（kòng）機床補償你知道多少？

機床具有的係統性的（de）機械相關偏差，可以被係統記錄（lù），但由於存在溫度或機械負載等環境因素，在後續使用過程（chéng）中，偏差仍然可能出現或增加。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）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等（děng））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（jiè）紹一下SINUMERIK常見的補償功能（néng），“CYCLE996運動測量（liàng）”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終用戶提供全麵支持。

反向間隙補償

在（zài）機床移動部件和其驅動部件，如滾珠絲（sī）杠，之（zhī）間進（jìn）行力的傳遞時會產（chǎn）生間斷或者延遲，因為完全沒有間隙的機械結構會顯著增加機（jī）床的磨損，而且從工藝上講（jiǎng）也是難以實現的。機械間（jiān）隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測量係統的測量（liàng）值之間存在（zài）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（yú）間隙的大小。工作台及其相關（guān）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（dá）指令位（wèi）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（shǐ）用反向間（jiān）隙補償功能，在（zài）換向時，以前記（jì）錄（lù）的偏（piān）差將自動激活，將以（yǐ）前記錄的偏差疊（dié）加到實（shí）際位置值（zhí）上。

絲杠螺距誤差補償

CNC控製係統中間（jiān）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（biàn），因此在理論上，可以根據驅動（dòng）電機的運動信（xìn）息位置推導（dǎo）出直線軸的（de）實（shí）際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量（liàng）係統產生偏（piān）差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取（qǔ）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（bù）加劇此問（wèn）題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套（tào）獨立的測量係統（激光測量）測量CNC機床的自然（rán）誤差曲線，然後，將所需（xū）補償（cháng）值（zhí）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（cháng）

象（xiàng）限誤差補償（又稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便在（zài）加工（gōng）圓形輪（lún）廓時大幅（fú）提高輪廓精度。原因如下：在象（xiàng）限轉換中，一（yī）個軸以最高進給速度移（yí）動，另一軸則靜（jìng）止（zhǐ）不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象限（xiàn）誤差補償可有效地減小此（cǐ）誤差並確（què）保出色（sè）的加工效果。補（bǔ）償脈衝的密（mì）度可以根據（jù）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（huà）。在圓度測試中，圓形輪廓（kuò）的實際位置和編程（chéng）半徑（jìng）的偏差（尤其在換向時）被量化（huà）的記錄（lù）下來，並通過（guò）圖形（xíng）化顯示在人機（jī）界麵上。

在新版本的係統軟件（jiàn）上，集成的動態（tài）摩擦補償（cháng）功能（néng）能（néng）夠根據機床不同（tóng）轉速下的摩（mó）擦行為進（jìn）行動態（tài）補償，減小實際加工輪廓誤差，實現更高的控製（zhì）精（jīng）度。

垂度和角（jiǎo）度誤差補償

如果各（gè）機床單個部件的重量會（huì）導致活動部（bù）件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相（xiàng）關機床部分（包括導向係統）下垂。角度誤（wù）差補償則用於當（dāng）移動軸沒有以正確的角度互相對齊（qí）時（例如（rú），垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也（yě）增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具（jù）和工件重量（liàng）所導致。在調試時測得的（de）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（zhōng）。在（zài）機床運（yùn）行時，相關軸的位置根據存儲點的（de）補償值（zhí）進行插補（bǔ）。對於每（měi）次連（lián）續（xù）路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床（chuáng）各部分（fèn）膨脹。膨脹範圍取決於各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫（wēn）度可能（néng）導致（zhì）各軸的實際位置發生變化，這會對加（jiā）工中（zhōng）的工件精（jīng）度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償（cháng）熱脹，必須通過功能塊不（bú）斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償（cháng）值、參考位置和線性梯度（dù）角參數。意外參數（shù）的變（biàn）化會（huì）由控製係統自動消除，從而避免機床過載並激活監控功能。

空間誤差補（bǔ）償係統（tǒng）（VCS）

回轉軸的位置、它們的相互補償以及刀具定向誤差，可能導致轉頭和回轉頭等（děng）部件出現係統性幾何誤差。此外，每（měi）個機床中進給軸（zhóu）的導（dǎo）向係統將出現小誤差。對於（yú）線性軸（zhóu），這些誤差為線性位置誤差；水（shuǐ）平和垂（chuí）直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和（hé）翻滾角誤差。將機床組（zǔ）件相互對齊時，可能出（chū）現其他誤（wù）差。例如，垂（chuí）直誤差。在（zài）三（sān）軸機床中，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（gè）軸，再加（jiā）三個角度誤差。這些偏差共同（tóng）作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描述了（le）實（shí）際機床的刀（dāo）具中點（TCP）位（wèi）置與理想無誤差機床的（de）刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案（àn）合作夥伴能夠借助激光測量設（shè）備確定空間誤差。僅測量單個位置的（de）誤（wù）差是遠遠不夠的，必（bì）須（xū）測量整個加工空間內的所（suǒ）有機（jī）床誤差。通常需要記錄所有位（wèi）置的測量值並繪成曲線，因為（wéi）各誤差大小取決於相關進給軸的位置與測量位置。例（lì）如，當y軸與z軸處於不同位置（zhì）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（wù）差。借助“CYCLE996–運動測量（liàng）”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸誤差。這意味著，可（kě）以不斷檢查機床的準確性，如果需要（yào），即使在生產中，也可以校正準確（què）性。

偏差補（bǔ）償（動態前饋（kuì）控製）

偏差指在機床軸運動時位置（zhì）控製器與標準的偏差。軸偏（piān）差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）關的不必要輪廓誤差，尤其（qí）在輪廓曲率變化時，如圓形、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移（yí）動時，可以（yǐ）將與速度相（xiàng）關的偏差（chà）減為（wéi）零。通過前饋控製提高路徑（jìng）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（zhì）的命令

電子配重補償

在極端（duān）情況下（xià），為了防止軸下垂而對機床、刀具或工（gōng）件造成損壞，可以激（jī）活電子配重功能。在沒有機械或液壓（yā）配重的負載軸中，一旦鬆開製動器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重後，可以補償意外的軸（zhóu）下垂。在鬆開製動器（qì）後（hòu），靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。