​CNC數控機床補償你知道多少？

機床具有（yǒu）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（huò）機械負載等環境因素（sù），在後續（xù）使用過程中，偏差仍然可能出現或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同（tóng）的補償功能。使用實際位（wèi）置編碼器（如（rú）光柵（shān））或（huò）額外的傳感器（如激光幹涉儀（yí）等）獲（huò）得的測量值（zhí）來（lái）補償偏差，從而獲（huò）得更佳的加（jiā）工效果。本期給大家介紹（shào）一下SINUMERIK常見的補償（cháng）功能，“CYCLE996運（yùn）動測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床（chuáng）的持續監控與維護過程中（zhōng）為最終用戶提供全麵支持。

反向間隙（xì）補償

在機床移（yí）動部（bù）件和其驅動部件，如滾（gǔn）珠絲杠，之間進行（háng）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床的磨損，而且從工藝上講（jiǎng）也（yě）是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動（dòng）路（lù）徑與間接測（cè）量係統的測量值之間存在偏差（chà）。這（zhè）意味著一旦（dàn）方向改變，軸將移動得過遠（yuǎn）或過近，這取決於間隙的大（dà）小。工作台及其相關編碼（mǎ）器也會（huì）受到（dào）影響：如果編碼器位置（zhì）領先工作台（tái），它提前到達指令位置這意味著機（jī）床實際移動的距離縮短了。在機床運行，通過（guò）在相應軸上使用反向間（jiān）隙補償功能，在換向時（shí），以前記錄的偏差將自動激活，將以（yǐ）前記錄（lù）的偏差（chà）疊加到實際位置值上。

絲杠（gàng）螺距誤差補償

CNC控製係（xì）統中（zhōng）間接（jiē）測量的測量原理基於這樣一個假設：即（jí）滾（gǔn）珠絲杠的螺距在（zài）有效行程內保（bǎo）持（chí）不變，因（yīn）此（cǐ）在理論上，可以（yǐ）根據驅動電機的運動信息位置推導出直線軸的實際位置。但是，滾珠（zhū）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）。測量偏差（取決於所用測量係統）與測量係統在機床上的安裝誤（wù）差（chà）（又稱為測量（liàng）係統誤差）可能進一步（bù）加劇此問題（tí）。為了補償這兩（liǎng）種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（tǒng）（激光測量）測量（liàng）CNC機床的自然誤差曲線，然後（hòu），將所需補償值（zhí）保存在CNC係統中進（jìn）行補償。

摩擦補（bǔ）償（象限誤差補償）和動態摩擦補（bǔ）償

象（xiàng）限誤（wù）差補（bǔ）償（又稱為摩擦補償）適合上述（shù）所有情況，以便在加工圓形輪廓時大幅提高輪廓精（jīng）度。原因（yīn）如（rú）下：在（zài）象限轉換（huàn）中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則靜止不（bú）動。因此，兩軸的不（bú）同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象限（xiàn）誤差補（bǔ）償可有效地減小此誤差並（bìng）確保出色的加工效果。補（bǔ）償脈衝的（de）密度可以根據與加速度相關（guān）的（de）特征曲線設置，而（ér）該特征曲線可（kě）通過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓形輪（lún）廓的實際位（wèi）置和編程半徑的偏差（尤其在換向時（shí））被量化的記錄下來，並通過圖形化顯示在人機界（jiè）麵上。

在新版（bǎn）本的係統軟件上，集成的動態摩擦補償功能能夠根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，實現更高的控製精度。

垂度和（hé）角度誤差（chà）補償（cháng）

如果各機床單個部件的重量會導（dǎo）致活動部件（jiàn）位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機床（chuáng）部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用於當移（yí）動軸沒有以正確的角度互相對齊時（例如，垂直）。隨著零點位置（zhì）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（dāo）具和工（gōng）件重量所導致。在調試時測得的補償值被定量後按照相應的位置以某種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中（zhōng）。在機床運行（háng）時，相關軸的位（wèi）置（zhì）根據存儲點的補（bǔ）償值進行插補。對於每次連續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫（wēn）度補償

熱（rè）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（de）溫度、導熱率等。不同（tóng）溫度（dù）可能導致各軸的實際（jì）位置發生變化，這會對加工中的工件精度產生負麵影響。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在（zài）不同溫度的誤差（chà）曲線均可定義。為了始終正確（què）補償熱脹，必須通過功能（néng）塊不斷從PLC向CNC控（kòng）製係統重新傳遞溫度補償值、參考位（wèi）置和線性梯度角參數（shù）。意外（wài）參數的變化會由控製係統自動消（xiāo）除，從而（ér）避免機床過載並激活監控功能。

空間誤（wù）差補償係統（tǒng）（VCS）

回轉軸的位置、它（tā）們的相互補償以及刀具定向誤差，可能導致（zhì）轉頭和回轉（zhuǎn）頭等部件出現係統性幾何誤差。此外，每（měi）個機床中進給軸的導向係（xì）統將出（chū）現小誤差（chà）。對於線性軸，這些誤差（chà）為線性位置（zhì）誤差；水平和垂直直（zhí）線度誤差；對於旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊（qí）時，可能出（chū）現其他誤差。例如，垂直誤差。在三軸機床（chuáng）中，這意味著在刀尖上可能（néng）會產生（shēng）21項個（gè）幾何（hé）誤差：每個線性軸六個誤（wù）差類型乘以三個軸，再加三個角度誤差。這些偏差共同作用形（xíng）成總誤差，又稱為空間（jiān）誤差。

空間誤差描述了實際機床的（de）刀具中點（TCP）位置與理想無誤差機床的刀具中點位置的偏（piān）差。SINUMERIK解決方案合作夥伴能夠借助激光測量（liàng）設備確定空間誤差。僅測量單個位置的誤（wù）差是遠遠不夠的，必須測量整個加工空間內（nèi）的所有機床誤（wù）差。通常需要記錄所有位置的測（cè）量值並繪成曲線，因（yīn）為各誤差大小取決於相關進（jìn）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軸產生的偏差會不同——即使在x軸的幾乎同一位置也會出（chū）現誤差。借助“CYCLE996–運動測量”，隻（zhī）需幾分（fèn）鍾即可確定（dìng）回轉軸誤差（chà）。這意味著，可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（動（dòng）態前饋控製）

偏差指在機床軸（zhóu）運動（dòng）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（yǔ）其實際位置的差值（zhí）。偏差導致與速度相（xiàng）關的不必要輪廓誤（wù）差，尤其（qí）在輪（lún）廓曲率變化時（shí），如圓形、方（fāng）形輪廓等。憑借零件程序中的NC高級語言命令FFWON，在沿路徑（jìng）移動時，可以將與速度相關（guān）的偏差減為零（líng）。通過前饋控製提高（gāo）路徑精度，從（cóng）而（ér）獲得更好的加工效果。

FFWON:啟動前饋控製的命令

FFWOF:關閉前饋控製的命令

電子配重（chóng）補償（cháng）

在極端情況下，為了防止軸下（xià）垂而對機床、刀具或工（gōng）件造成損壞，可以激活電子配重功能。在沒有機（jī）械或液壓配重的負載軸中（zhōng），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（yǐ）補償意外的軸（zhóu）下垂。在鬆開（kāi）製動器（qì）後，靠恒（héng）定的平衡（héng）扭矩（jǔ）來保持（chí）下垂軸的位置（zhì）。