精通数控机床补偿:全面知识与实用技巧
一、反向间隙补偿
二、丝杠螺距误差补偿
三、摩擦补偿(象限误差补偿)和动态摩擦补偿
四、垂度和角度误差补偿
如果各机床单个部件的重量会导致活动部件位移和倾斜,则需要进行垂度补偿,因为它会导致相关机床部分(包括导向系统)下垂。角度误差补偿则用于当移动轴没有以正确的角度互相对齐时(例如,垂直)。随着零点位置的偏移不断增加,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。在调试时测得的补偿值被定量后按照相应的位置以某种形式,如补偿表,存储在SINUMERIK中。在机床运行时,相关轴的位置根据存储点的补偿值进行插补。对于每次连续路径移动,均存在基本轴与补偿轴。
温度补偿
热量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度、导热率等。不同温度可能导致各轴的实际位置发生变化,这会对加工中的工件精度产生负面影响。这些实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控制系统重新传递温度补偿值、参考位置和线性梯度角参数。意外参数的变化会由控制系统自动消除,从而避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、它们的相互补偿以及刀具定向误差,可能导致转头和回转头等部件出现系统性几何误差。此外,每个机床中进给轴的导向系统将出现小误差。对于线性轴,这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,会产生俯仰角、偏航角和翻滚角误差。将机床组件相互对齐时,可能出现其他误差。例如,垂直误差。在三轴机床中,这意味着在刀尖上可能会产生21项个几何误差:每个线性轴六个误差类型乘以三个轴,再加三个角度误差。这些偏差共同作用形成总误差,又称为空间误差。
空间误差描述了实际机床的刀具中点(TCP)位置与理想无误差机床的刀具中点位置的偏差。SINUMERIK解决方案合作伙伴能够借助激光测量设备确定空间误差。仅测量单个位置的误差是远远不够的,必须测量整个加工空间内的所有机床误差。通常需要记录所有位置的测量值并绘成曲线,因为各误差大小取决于相关进给轴的位置与测量位置。例如,当y轴与z轴处于不同位置时,导致x轴产生的偏差会不同——即使在x轴的几乎同一位置也会出现误差。借助“CYCLE996 –运动测量”,只需几分钟即可确定回转轴误差。这意味着,可以不断检查机床的准确性,如果需要,即使在生产中,也可以校正准确性。
五、偏差补偿(动态前馈控制)
偏差指在机床轴运动时位置控制器与标准的偏差。轴偏差为机床轴的目标位置与其实际位置的差值。偏差导致与速度相关的不必要轮廓误差,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,可以将与速度相关的偏差减为零。通过前馈控制提高路径精度,从而获得更好的加工效果。
FFWON: 启动前馈控制的命令
FFWOF: 关闭前馈控制的命令
六、电子配重补偿
在极端情况下,为了防止轴下垂而对机床、刀具或工件造成损坏,可以激活电子配重功能。在没有机械或液压配重的负载轴中,一旦松开制动器,垂直轴会意外下垂。在激活电子配重后,可以补偿意外的轴下垂。在松开制动器后,靠恒定的平衡扭矩来保持下垂轴的位置。
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