CNC數控機床補償你（nǐ）知道多少？

機床具有的（de）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（wēn）度或機械負載等環境因（yīn）素，在後續使用過程中（zhōng），偏（piān）差仍然可能出現或增加（jiā）。在（zài）這些情況下（xià），SINUMERIK可以提（tí）供不同的補（bǔ）償功能。使用實際位置編碼（mǎ）器（如光柵）或額外的傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從而獲得更（gèng）佳的加工（gōng）效果。本期給大家（jiā）介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996 運動測量”等實用的SINUMERIK測（cè）量循環可在機床的持續監控與維護過程中為最終用戶（hù）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會產生間斷或者延遲，因（yīn）為完全沒有（yǒu）間隙的機（jī）械結構會顯著增加（jiā）機床的（de）磨損，而（ér）且（qiě）從工藝上講也是難以實現的。機（jī）械（xiè）間隙導致軸/主軸的運動路（lù）徑與間接（jiē）測量（liàng）係統的測量（liàng）值之間存在偏差。這意味著一（yī）旦方向改變，軸將移動（dòng）得過遠或過近，這取決於間隙的大小。工作台及（jí）其相關編碼器也會受到影響：如果編碼器（qì）位置領先工作台，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（háng），通過在相應軸上使用反向間隙補償功能（néng），在換向時，以前記錄的偏（piān）差將自動激活，將以前記錄（lù）的偏差疊加到實際位置（zhì）值上。

絲杠（gàng）螺距誤差補償

CNC控製（zhì）係統中（zhōng）間接測量的測量原理基於這樣一個假設：即滾珠絲杠的螺距在有效行程（chéng）內保持不變，因此在（zài）理論上，可以根據（jù）驅動（dòng）電機（jī）的運動信息位置推導出（chū）直線（xiàn）軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量係統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差（chà））。測量偏差（取決（jué）於所用測量係統）與測量係統在機（jī）床上的（de）安裝誤差（又稱為測量係統誤（wù）差）可能進一步（bù）加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使（shǐ）可使（shǐ）用一套獨立的測（cè）量係統（激光（guāng）測量）測量CNC機床的自然誤差（chà）曲線，然後，將所需補償值保存在CNC係統中進行（háng）補償。

摩擦補償（象限誤差（chà）補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱為摩擦補償）適合上述所有情況（kuàng），以便（biàn）在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（zhóu）以最高進給（gěi）速度移動，另一軸則（zé）靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行（háng）為可能（néng）導致輪廓誤差。象限誤差補償可（kě）有（yǒu）效地減小此誤差並確保出（chū）色的加工效果（guǒ）。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化。在圓度測（cè）試中，圓形輪廓的實際（jì）位置和編程半徑（jìng）的偏差（尤其在換向時）被（bèi）量化的記錄下（xià）來（lái），並通過圖形化顯示在人機界（jiè）麵上。

在新版本（běn）的係統軟件上，集成（chéng）的動態摩擦補償功能能（néng）夠根（gēn）據機床不同轉速下的摩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（jīng）度。

垂度和角度誤差補償（cháng）

如果各機床（chuáng）單個部件的重量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補（bǔ）償，因為它會（huì）導致（zhì）相關機床（chuáng）部分（包括（kuò）導向係統）下垂。角度（dù）誤差補償則用於當移動軸沒有以正確的（de）角度互（hù）相對齊時（例（lì）如，垂直）。隨著（zhe）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（yóu）機床的自重，或者刀具（jù）和工件重（chóng）量所（suǒ）導致。在調試時測得的（de）補償值被定量後按（àn）照相應（yīng）的位置以某種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機（jī）床運行時，相關軸的位置根（gēn）據存儲點的補償值進行插補。對（duì）於每次連續路徑移動，均存在基本（běn）軸與補（bǔ）償（cháng）軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍取決於各機（jī）床部分的溫（wēn）度、導熱率等。不同溫度可能導致各（gè）軸的實際位置發（fā）生變化，這會對加工中的工件（jiàn）精度產生負麵影響。這些實（shí）際值變化可以（yǐ）通過溫度補償抵（dǐ）消。各軸在不同溫度的（de）誤差曲線（xiàn）均可定義。為（wéi）了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向（xiàng）CNC控製係（xì）統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性（xìng）梯度角（jiǎo）參數。意外參數的變化會由控製係統（tǒng）自動消（xiāo）除，從（cóng）而（ér）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（xiàng）互補償以及刀具定向誤差，可能（néng）導致轉頭和回轉頭等部件出（chū）現係統性幾何誤差。此外，每個（gè）機床中進給軸的導向（xiàng）係統將出現小誤差。對於線性軸，這些誤差（chà）為（wéi）線性位（wèi）置（zhì）誤差；水平和垂直直線度誤差；對（duì）於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和（hé）翻滾（gǔn）角誤差。將機床組件相互對齊時，可能（néng）出現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸機床中，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（liù）個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤（wù）差。這些（xiē）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的刀具（jù）中點（TCP）位置與理（lǐ）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（shè）備確定空間誤差。僅測（cè）量單個位置的誤差是遠遠（yuǎn）不夠的，必須（xū）測量整個加工空間（jiān）內的所有機床誤差。通常（cháng）需要記（jì）錄所（suǒ）有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差大小取決於相（xiàng）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（piān）差會（huì）不同（tóng）——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軸誤差。這意味（wèi）著，可以不斷檢查機床的準確性，如果需要，即使在生產中，也（yě）可以校（xiào）正準確性。

偏（piān）差（chà）補償（動態前饋控製）

偏差指在機（jī）床（chuáng）軸運動時位置控製器與（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。偏差導致與速度相關的不（bú）必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時（shí），如圓形（xíng）、方形輪廓等。憑借零（líng）件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑移動時，可以將（jiāng）與速度相關的偏差減為零。通過前饋控製提高路（lù）徑精度，從而獲得（dé）更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控製的命令

FFWOF: 關閉前饋控製的命令（lìng）

電子配重補償（cháng）

在極（jí）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，可以激活（huó）電子配（pèi）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。在激活電子配重後，可以補（bǔ）償意外的軸下（xià）垂。在鬆開製動器（qì）後，靠恒定的平衡扭矩來（lái）保持（chí）下垂軸的位置。