​CNC數控（kòng）機床補償你知道多少？

機床具有的係統性的機械相關偏差，可以被（bèi）係統記錄，但由於（yú）存在溫度或（huò）機械負載等環境因素，在（zài）後續使用過（guò）程中，偏差仍然（rán）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（de）傳感器（如激光幹涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從（cóng）而獲得（dé）更佳的加工效（xiào）果。本期（qī）給大家介紹（shào）一（yī）下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動（dòng）測量”等（děng）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（jiān）隙補（bǔ）償

在機床移動部件和其驅動部件，如滾珠（zhū）絲杠，之間進行力的（de）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床的磨損（sǔn），而且從（cóng）工藝上講也是難以實現的。機械（xiè）間隙導致軸/主軸（zhóu）的運動路（lù）徑與間接（jiē）測量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（dòng）得過遠或過近，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（guǒ）編碼器位置領先工作台（tái），它提（tí）前到達指令（lìng）位置（zhì）這（zhè）意味著機床實際（jì）移動的距離縮短了。在機床運行，通過在相應軸上使用反（fǎn）向間隙補償功能，在換向時，以前（qián）記錄（lù）的偏差將自動激活，將（jiāng）以前記錄的偏差疊加到實際位置值上。

絲杠螺距誤差補償

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，因此在理論（lùn）上，可以根據驅動電機的運動信息位置推導出直線軸的實際（jì）位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量係統產生（shēng）偏差（又稱絲杠螺距（jù）誤差）。測量偏差（取決於所用測（cè）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）加劇此問題。為了補償這兩種誤差（chà），使可（kě）使用一套獨立的測量係統（tǒng）（激光測量）測量CNC機床的自然誤差曲線，然後，將所需補償值保存在CNC係（xì）統（tǒng）中進行補償。

摩（mó）擦補償（象限誤差補償）和動態（tài）摩擦補償

象限誤（wù）差補償（cháng）（又（yòu）稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以（yǐ）便在加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在（zài）象限轉換中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸（zhóu）的不（bú）同摩擦行為可能導致輪廓誤差（chà）。象限誤差補償可有效（xiào）地減小此誤差並確保（bǎo）出色的加工（gōng）效果。補償脈衝的（de）密度可以根據與加速度（dù）相關的特征（zhēng）曲線設置，而該特征曲線可（kě）通過圓度測試來確定和（hé）參數（shù）化。在圓度測試中，圓形（xíng）輪廓（kuò）的實際位（wèi）置和編程半徑（jìng）的偏差（尤其在換向時）被量化的記錄下來，並通過圖形化顯（xiǎn）示在人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態摩擦（cā）補（bǔ）償功能能夠根（gēn）據機床不同轉（zhuǎn）速（sù）下的摩擦（cā）行為進行動態補償，減小實（shí）際（jì）加工輪廓誤（wù）差，實現更高的（de）控製精度。

垂度和角度誤差補償

如果各機床（chuáng）單個部件（jiàn）的重量會（huì）導致活動部（bù）件（jiàn）位（wèi）移和傾斜，則需要進行垂度（dù）補償，因為它會導致相關機（jī）床（chuáng）部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則（zé）用於當移動軸沒有以（yǐ）正確的角度互相對齊時（例如，垂直）。隨著零點位置的偏移不斷增加，位置誤差也增加。這兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試（shì）時測得的補償（cháng）值被定量後按照相應的位置以某種形（xíng）式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床（chuáng）運行時，相關軸（zhóu）的位置根據存儲點的補償值進行插補（bǔ）。對於每次連（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。膨脹範圍取決於各（gè）機（jī）床部分的溫度、導熱率等。不同溫度可能導致各軸的實際位置發生變化，這（zhè）會對加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變化（huà）可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線（xiàn）均可定義（yì）。為了始終正確補償熱脹，必須（xū）通過功能塊不（bú）斷從PLC向CNC控製係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線（xiàn）性梯（tī）度角參數。意外參數（shù）的變化會由控製係統自動消除，從而避免機床過（guò）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（jí）刀具定向誤差，可能導致轉頭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（dǎo）向（xiàng）係統將出現小誤（wù）差。對於線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航（háng）角和翻滾角誤（wù）差。將機床組件相互對齊（qí）時，可能出現其（qí）他誤差。例如，垂（chuí）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（gè）線性軸六個誤差類型（xíng）乘以三個軸，再加三個（gè）角度誤差。這些偏差（chà）共同作用形成總誤差，又稱為空間誤差。

空間誤差描述了（le）實際機床的刀具中點（TCP）位置與理想無（wú）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（jiè）助激光測量設備確定空間誤差。僅測量（liàng）單個位置的誤差是遠遠不（bú）夠的，必須（xū）測量整個加工空間內的所有機床誤差。通常需要記錄所有位置的測量值並繪成曲線，因為各誤差大小（xiǎo）取決於相關進給軸的（de）位置與測量位置。例如，當y軸與z軸（zhóu）處於不同位置時，導（dǎo）致x軸產生的偏差會不同——即（jí）使在x軸（zhóu）的幾乎同一位置也會出現誤（wù）差。借助“CYCLE996–運動測量”，隻需幾分鍾即可確（què）定回轉軸誤差。這意味（wèi）著，可以不斷檢查機床（chuáng）的準確性（xìng），如果需要，即使（shǐ）在生產（chǎn）中，也可以校正準確性（xìng）。

偏差補償（動態（tài）前饋控（kòng）製）

偏差指在機床軸運動時（shí）位（wèi）置控製器與標準的偏差。軸偏（piān）差為機床軸的目標位置與（yǔ）其實（shí）際位置的差值。偏差導致與速度相關（guān）的（de）不必要輪廓誤（wù）差，尤其在輪廓（kuò）曲率變化時，如圓（yuán）形、方形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語（yǔ）言命令FFWON，在（zài）沿路徑移動時，可以將與速度相關的偏差減為（wéi）零。通過前饋控製（zhì）提高路徑精度，從而獲得更好的加工（gōng）效果。

FFWON:啟動前饋（kuì）控製的（de）命令

FFWOF:關閉前饋（kuì）控製的命令

電子配重補償

在極端情況下，為了防止軸（zhóu）下垂而對機（jī）床、刀具或工件造成損壞，可以（yǐ）激活電子配重功（gōng）能。在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（pèi）重後，可以（yǐ）補償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡扭矩來保持下（xià）垂軸（zhóu）的位置。