​CNC數控機床補償你知（zhī）道多少？

機床具有的係（xì）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（sù），在後續使（shǐ）用過程中，偏差（chà）仍然可能出現或增加。在這（zhè）些情況下，SINUMERIK可以提（tí）供不同（tóng）的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵（shān））或額外的傳感器（如激（jī）光幹涉儀等）獲得的測量值來補償（cháng）偏差，從（cóng）而獲得更佳（jiā）的加工效果。本期（qī）給大家介紹一下SINUMERIK常見的補償功能，“CYCLE996運動測量”等實用的SINUMERIK測量循環可在機床的（de）持續監控與（yǔ）維護過程中為最（zuì）終用戶提供（gòng）全（quán）麵支持（chí）。

反向間隙補償（cháng）

在機（jī）床移動部件（jiàn）和其驅（qū）動部件，如滾珠絲杠（gàng），之間進行力（lì）的傳遞時會產生間斷或者延遲，因為完全沒（méi）有間隙的機械（xiè）結構會顯著增加機床的（de）磨損，而且從工（gōng）藝上講也（yě）是難以實現的。機械間隙導致（zhì）軸/主軸的運動路徑與間（jiān）接測量係統的測量值之間存在偏差。這意味著一（yī）旦方向改變，軸將移動得過遠或（huò）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：如果編碼器位置（zhì）領先工作台，它提前到達指令位置（zhì）這意（yì）味著機床實際移動的距離縮短（duǎn）了。在（zài）機床運行，通過在相應軸上使用反向間隙補（bǔ）償功能，在換向時，以前記錄的偏差將自動激活，將以前記錄的偏差疊加到實際位置值上。

絲杠螺距誤差補償

CNC控製係統中間接測量的測量原理基於（yú）這樣一個（gè）假設：即滾珠絲杠的（de）螺距在（zài）有效行程內（nèi）保（bǎo）持不變，因此在理論上，可以（yǐ）根據（jù）驅動電機的（de）運動（dòng）信息位置推導出（chū）直線軸的實際位置。但是，滾珠絲杠的製造誤差會導致測量係統產生偏（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（jī）床上的安裝誤（wù）差（又稱為測量係統誤差）可能進一（yī）步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量係統（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（zài）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

象限誤差補償（又稱為摩（mó）擦（cā）補償）適合上（shàng）述所有情況，以便在加（jiā）工圓（yuán）形輪廓時大幅提高輪廓精度。原因如下：在象限轉換（huàn）中，一個軸以最高進給速度移動，另一軸（zhóu）則靜止不動（dòng）。因此，兩（liǎng）軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象（xiàng）限誤差補償可有效地（dì）減小（xiǎo）此誤差並確保出色的加工效果。補償脈（mò）衝的密度可以根（gēn）據與加速度相關的（de）特征曲線設置，而該特（tè）征曲線可通（tōng）過圓度測試來確定和參數化。在圓度測試中，圓（yuán）形輪廓的實際位置和（hé）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（tú）形化顯示在人機界麵上。

在新版本的係統軟件上，集成的動態（tài）摩擦補償功能（néng）能夠根據機床不同轉速下的摩擦行為進行動態補償，減小（xiǎo）實（shí）際加工輪（lún）廓誤差，實現更高的控製精度（dù）。

垂度和角度誤差（chà）補償（cháng）

如果各機床單個部件的重（chóng）量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償（cháng），因為它會導致相關機（jī）床部分（包括導向係統）下垂。角度誤差補償則用（yòng）於當移（yí）動軸沒有以（yǐ）正確的（de）角度互相對齊時（例如，垂（chuí）直（zhí））。隨著零點位置的偏移不（bú）斷增加（jiā），位置誤差也增加。這（zhè）兩種誤差均由機床的自重，或者刀具和工件重量所導致。在調試時測（cè）得的補償值被定量後按照相應的位置以某種形式（shì），如補償表，存儲（chǔ）在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的（de）位置（zhì）根據存儲點的補償值進行插補。對於每次連續路徑（jìng）移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補（bǔ）償

熱（rè）量可能導致機床各部分膨脹。膨脹範圍取決於各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫度可能導致各軸（zhóu）的實際位置發生變化，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（wēn）度補償抵消。各軸（zhóu）在不同溫度的（de）誤差曲線均可定義（yì）。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控（kòng）製係統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角（jiǎo）參數。意外參數的（de）變化會由控製係統（tǒng）自動消除，從而避免機床過（guò）載（zǎi）並激活監控功能（néng）。

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，可能導致轉頭和回轉頭等部件出現係統性（xìng）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（chà）。對於（yú）線性軸，這些誤差為線性位置（zhì）誤差；水平和垂直直線度誤差；對於旋轉軸，會（huì）產生（shēng）俯仰角、偏航角和翻（fān）滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出（chū）現（xiàn）其他（tā）誤差。例如，垂直誤差。在三軸機（jī）床中，這意（yì）味著在刀尖上可能會產生21項個幾（jǐ）何誤差：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，再加三個角度誤（wù）差。這些偏差共同作用（yòng）形成總誤差，又（yòu）稱為空間誤差（chà）。

空間（jiān）誤差描（miáo）述了實際機床的刀具中點（TCP）位（wèi）置與理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備確定空間誤（wù）差。僅測量單個位置的誤差是遠遠不夠的，必（bì）須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置的測（cè）量值並繪成曲線，因為各誤差大小取（qǔ）決於相（xiàng）關進給軸的位置與測量位置。例如，當y軸（zhóu）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（de）幾乎同一位置也會出（chū）現誤差。借助“CYCLE996–運動測量”，隻需幾分鍾即可確定回轉軸誤差。這意味著，可以不斷（duàn）檢查機床的準確性，如（rú）果（guǒ）需要，即（jí）使在生產中，也可以校正準（zhǔn）確性。

偏（piān）差補償（動態前（qián）饋控製）

偏差指在機床軸運動時位置控製器與標準的偏（piān）差。軸偏（piān）差為機床（chuáng）軸的目標位置（zhì）與其實（shí）際位置的差值。偏差導致與速度相關的不必要（yào）輪廓誤差，尤其（qí）在輪廓曲（qǔ）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（lìng）FFWON，在沿路徑移動時，可以將與速度相關的偏差減為零。通過前饋（kuì）控（kòng）製提高路徑精度，從而獲得更好的加工效（xiào）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

在極端情況下，為了防止軸下（xià）垂而對（duì）機床、刀（dāo）具或工件（jiàn）造成損壞，可以激活電（diàn）子配重功能。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（kě）以補償意外的軸下垂。在鬆開製動器後，靠恒定的平衡（héng）扭矩來保（bǎo）持（chí）下垂軸的位置。