機床補償你知道多少？

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twq19810302

電梯直達

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發表于 2023-6-3 13:24:35 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

本帖最后由 twq19810302 于 2023-6-3 13:26 編輯

機床具有的系統性的機械相關偏差，可以被系統記錄，但由于存在溫度或機械負載等環境因素，在后續使用過程中，偏差仍然可能出現或增加。在這些情況下，SINUMERIK可以提供不同的補償功能。使用實際位置編碼器（如光柵）或額外的傳感器（如激光干涉儀等）獲得的測量值來補償偏差，從而獲得更佳的加工效果。本期給大家介紹一下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持續監控與維護過程中為最終用戶提供全面支持。

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，而且從工藝上講也是難以實現的。機械間隙導致軸/主軸的運動路徑與間接測量系統的測量值之間存在偏差。這意味著一旦方向改變，軸將移動得過遠或過近，這取決于間隙的大小。工作臺及其相關編碼器也會受到影響：如果編碼器位置領先工作臺，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，通過在相應軸上使用反向間隙補償功能，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控制系統中間接測量的測量原理基于這樣一個假設：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位置。

但是，滾珠絲杠的制造誤差會導致測量系統產生偏差（又稱絲杠螺距誤差）。測量偏差（取決于所用測量系統）與測量系統在機床上的安裝誤差（又稱為測量系統誤差）可能進一步加劇此問題。為了補償這兩種誤差，使可使用一套獨立的測量系統（激光測量）測量CNC機床的自然誤差曲線，然后，將所需補償值保存在CNC系統中進行補償。

摩擦補償（象限誤差補償）和動態摩擦補償

象限誤差補償（又稱為摩擦補償）適合上述所有情況，以便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，一個軸以最高進給速度移動，另一軸則靜止不動。因此，兩軸的不同摩擦行為可能導致輪廓誤差。象限誤差補償可有效地減小此誤差并確保出色的加工效果。補償脈沖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。在圓度測試中，圓形輪廓的實際位置和編程半徑的偏差（尤其在換向時）被量化的記錄下來，并通過圖形化顯示在人機界面上。

在新版本的系統軟件上，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，實現更高的控制精度。

垂度和角度誤差補償

如果各機床單個部件的重量會導致活動部件位移和傾斜，則需要進行垂度補償，因為它會導致相關機床部分（包括導向系統）下垂。角度誤差補償則用于當移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。在調試時測得的補償值被定量后按照相應的位置以某種形式，如補償表，存儲在SINUMERIK中。在機床運行時，相關軸的位置根據存儲點的補償值進行插補。對于每次連續路徑移動，均存在基本軸與補償軸。

溫度補償

熱量可能導致機床各部分膨脹。膨脹范圍取決于各機床部分的溫度、導熱率等。不同溫度可能導致各軸的實際位置發生變化，這會對加工中的工件精度產生負面影響。這些實際值變化可以通過溫度補償抵消。各軸在不同溫度的誤差曲線均可定義。為了始終正確補償熱脹，必須通過功能塊不斷從PLC向CNC控制系統重新傳遞溫度補償值、參考位置和線性梯度角參數。意外參數的變化會由控制系統自動消除，從而避免機床過載并激活監控功能。

空間誤差補償系統（VCS）

回轉軸的位置、它們的相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系統性幾何誤差。此外，每個機床中進給軸的導向系統將出現小誤差。對于線性軸，這些誤差為線性位置誤差；水平和垂直直線度誤差；對于旋轉軸，會產生俯仰角、偏航角和翻滾角誤差。將機床組件相互對齊時，可能出現其他誤差。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：每個線性軸六個誤差類型乘以三個軸，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中點（TCP）位置與理想無誤差機床的刀具中點位置的偏差。SINUMERIK解決方案合作伙伴能夠借助激光測量設備確定空間誤差。僅測量單個位置的誤差是遠遠不夠的，必須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并繪成曲線，因為各誤差大小取決于相關進給軸的位置與測量位置。例如，當y軸與z軸處于不同位置時，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現誤差。借助“CYCLE996 –運動測量”，只需幾分鐘即可確定回轉軸誤差。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（動態前饋控制）

偏差指在機床軸運動時位置控制器與標準的偏差。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必要輪廓誤差，尤其在輪廓曲率變化時，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。通過前饋控制提高路徑精度，從而獲得更好的加工效果。

FFWON: 啟動前饋控制的命令FFWOF: 關閉前饋控制的命令

電子配重補償

在極端情況下，為了防止軸下垂而對機床、刀具或工件造成損壞，可以激活電子配重功能。在沒有機械或液壓配重的負載軸中，一旦松開制動器，垂直軸會意外下垂。在激活電子配重后，可以補償意外的軸下垂。在松開制動器后，靠恒定的平衡扭矩來保持下垂軸的位置。