CNC数控机床补偿你知道多少？

机（jī）床具有的（de）系统性的机械相关偏差，可以（yǐ）被系统记录，但由于存在（zài）温度（dù）或机械负载等环境因素，在后续使用过程中，偏差仍然可（kě）能出现或增加。在这些情况下，SINUMERIK可以提供不同的补偿（cháng）功能（néng）。使用实（shí）际位置编（biān）码器（如光栅）或额外（wài）的传（chuán）感器（如激光干涉仪等（děng））获得的测量值来补偿偏差，从（cóng）而获得更佳的加工（gōng）效果（guǒ）。本（běn）期给大家介绍一下SINUMERIK常见的补偿功能，“CYCLE996 运动测量”等实用的SINUMERIK测量循环可在机床的持续监控与维护过程（chéng）中为最终用户提供全面（miàn）支持。

反向间隙补偿

在机床移动部（bù）件和（hé）其驱动部件，如滚珠丝杠，之（zhī）间进行力的传递时会产生间断或者延迟，因为完（wán）全没（méi）有间隙的机械结构会显著增加机床的磨损，而且从工艺上（shàng）讲也是难以实（shí）现的。机械间隙导致轴/主轴的运（yùn）动（dòng）路径与间接测量系统的测量值之间存在偏差。这意味着一旦方向改变，轴将移动得过远或过近，这取决于（yú）间隙的大小。工作台及其（qí）相关（guān）编码器也会受到影响：如果编码器（qì）位置领先工作台，它提前到达指（zhǐ）令位置这意味着机床实际移动的距离缩短了。在（zài）机床运行，通过在（zài）相应轴（zhóu）上使用反向间隙补偿功能，在换向时，以前记（jì）录的偏差将自（zì）动激活，将以前记录（lù）的偏差叠（dié）加到实际位置值上。

丝杠螺距误差补偿

CNC控制系统中间接测量（liàng）的测量原理基于（yú）这样一个（gè）假设：即滚珠丝杠的（de）螺距在有效行程内保持不变，因此在理论上，可以（yǐ）根（gēn）据驱动电机的（de）运（yùn）动信（xìn）息位置推导（dǎo）出直线轴的实际位置。但是（shì），滚珠丝杠的（de）制造误差会导致测（cè）量系统产生偏差（又称丝杠螺（luó）距误差（chà））。测量偏差（取决于所（suǒ）用测量系统）与测量系统在机床上的安装（zhuāng）误差（又称为测量系统误差）可（kě）能进一步加剧此问题（tí）。为了补偿这（zhè）两种误差，使可使用一套独立的测量系统（激光测量）测量CNC机床的自然误差曲线，然后，将所需补偿值保存在CNC系统中进行补偿。

摩擦补偿（象限误差补（bǔ）偿（cháng））和动态摩擦补偿

象限误差补偿（又称为摩擦补偿）适合上述所有情况，以便在加工圆形轮廓时大幅提高轮廓精度。原因如下：在象限转换中，一个轴以最高进给速度移动，另一轴则静止不动。因此，两轴的不（bú）同摩擦行为可能导致轮廓误差。象限误（wù）差补偿（cháng）可有效地减小此误差并确保出色（sè）的加工效果。补偿脉冲的（de）密度可以根据与加速度相关的特征曲线设（shè）置，而该特征曲线可通过圆（yuán）度测试来确定和参数化。在圆度测试中，圆形轮廓的实际位置和编程半径的偏差（尤其在换向时）被（bèi）量化的记录下来，并通过图形化显示在人机界面（miàn）上。

在新版本的系统软件上，集成的动态摩擦补偿功能能够根据机床不同转速下的（de）摩擦行（háng）为进行动态补（bǔ）偿（cháng），减小实际加工轮廓（kuò）误差，实现更高的控制精度。

垂度和角度误差补偿

如果各机床单个部件的重（chóng）量会导致活动部件位移和倾斜，则需要进行垂度补偿，因为它会导致相（xiàng）关机床（chuáng）部（bù）分（包括导向系统）下垂。角度误差补偿则用于当移（yí）动轴没有以正确的角度互相对（duì）齐时（例如，垂直）。随着零点位置（zhì）的偏移不断增加，位置误差也增加。这两种误差均由机床的自重，或者刀具和工件重量所导致。在（zài）调试时测得的补偿值被定量后按照相应的位置以某种（zhǒng）形式，如补偿表，存储（chǔ）在SINUMERIK中。在（zài）机床（chuáng）运行时，相关轴的（de）位置根据存储（chǔ）点的补偿值进行（háng）插补（bǔ）。对于每次连续路（lù）径移动，均存在基本轴与补偿（cháng）轴。

温度补偿

热量（liàng）可能导致机床各部分膨胀。膨胀范围取决于各机床部分的温（wēn）度、导热率等。不同温度可能导致各轴的实际位（wèi）置（zhì）发生变化，这会对加工中的工件精度产生负面影响。这些实（shí）际值变化可以通过温度补偿抵消。各轴在不同温度的误差曲线均可定（dìng）义。为了始终正确补偿热胀，必须通过功能块不断从PLC向CNC控制系统重新（xīn）传递温度补偿值、参考位置和线性梯度角参数。意外参数（shù）的变化会由控制系（xì）统自动消除，从而避（bì）免机床过载并激活监控功能。

空间误差补偿系统（VCS）

回转轴的位置、它们的相互（hù）补偿（cháng）以及刀具定向（xiàng）误差，可能导致转头和回转头等部件出现系（xì）统性几何误（wù）差。此外，每个（gè）机床中进给轴的导向系统将出现小误差。对于线性轴（zhóu），这（zhè）些误差为线性位置误差；水平和垂直直线度误差；对于旋转轴，会产生（shēng）俯仰角、偏航角和翻滚角误差（chà）。将机床组件相互对齐时（shí），可能出现其他误差。例如，垂直误差。在三轴机床中，这意味着在（zài）刀尖上可能会产生21项（xiàng）个几何误差：每个线（xiàn）性轴六个误差类型乘以三（sān）个轴，再加三个角度误（wù）差。这些偏差共同作用形成总误差，又（yòu）称为空间误差。

空间误差描述了实际机床的刀具中点（TCP）位置与（yǔ）理想无误（wù）差机床的刀具中点位置的偏差。SINUMERIK解决方案合作（zuò）伙伴能够借助激光测量（liàng）设备确（què）定空间误差。仅测量单个位置的（de）误差是远远不够的，必须测量整个加工（gōng）空间内（nèi）的所有机床误差。通常需要记录所有位置的测量值并（bìng）绘成（chéng）曲线，因为各误差（chà）大小取决于相关进给轴（zhóu）的位置与测量位置。例如，当y轴与z轴处（chù）于不同位置时，导致x轴（zhóu）产（chǎn）生的偏差会不同——即（jí）使在x轴的几乎同一（yī）位置也会出现误差。借助“CYCLE996 –运动测量（liàng）”，只需几分钟即可确定回转轴误差（chà）。这意味着，可以不断检（jiǎn）查机床的准（zhǔn）确性，如果需（xū）要，即使在生产中，也可以校正准确性。

偏差（chà）补偿（动态前馈控制）

偏差指在机床轴运动时位置控制器与标准（zhǔn）的偏（piān）差。轴偏差为（wéi）机床轴的目（mù）标位置与其实际位置的差值（zhí）。偏差导致与速度相关（guān）的不（bú）必要轮（lún）廓误差（chà），尤其在轮廓曲率变化时，如圆形、方形轮廓等。凭借零件程序中的NC高级语言命令FFWON，在沿路径移动时，可（kě）以将与速度（dù）相关（guān）的偏（piān）差减（jiǎn）为零。通过前馈控制提高路径（jìng）精度，从而获得更好的加工效果。

FFWON: 启动（dòng）前馈控制的命令

FFWOF: 关闭前馈控制的命令

电（diàn）子配重补偿

在极端情况下，为了防止轴下垂而对机床、刀具或（huò）工件造成损坏，可以激活电子（zǐ）配重功能。在没有机械或（huò）液压配重的负载（zǎi）轴（zhóu）中，一旦松（sōng）开制动器，垂直轴会意外下垂。在激活电子（zǐ）配重后，可以补（bǔ）偿意外的轴下（xià）垂。在松开制动器后，靠恒定的平衡扭矩来保持下垂轴的位置。