(整理)数控车床的液压平衡及补偿
数控加工的补偿方法
数控加工的补偿方法在20世纪六七十年代的数控加工中没有补偿的概念，所以编程人员不得不围绕刀具的理论路线和实际路线的相对关系来进行编程，这样容易产生错误。
补偿的概念出现以后，大大地提高了编程的工作效率。
在数控加工中有刀具半径补偿、刀具长度补偿和夹具补偿。
这三种补偿方法基本上能解决在加工中因刀具形状而产生的轨迹问题。
1、刀具半径补偿在数控机床进行轮廓加工时，由于刀具有一定的半径（如铣刀半径），因此在加工时，刀具中心的运动轨迹必须偏离实际零件轮廓一个刀具半径值，否则实际需要的尺寸将与加工出的零件尺寸相差一个刀具半径值或一个刀具直径值。
此外，在零件加工时，有时还需要考虑加工余量和刀具磨损等因素的影响。
有了刀具半径补偿后，在编程时就可以不过多考虑刀具直径的大小了。
刀具半径补偿一般只用于铣刀类刀具，当铣刀在内轮廓加工时，刀具中心向零件内偏离一个刀具半径值；在外轮廓加工时，刀具中心向零件外偏离一个刀具半径值。
当数控机床具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工件轮廓进行，然后再加上刀具半径补偿值，此值可以在机床上设定。
程序中通常使用G41/G42指令来执行，其中G41为刀具半径左补偿，G42为刀具半径右补偿。
根据ISO标准，沿刀具前进方向看去，当刀具中心轨迹位于零件轮廓右边时，称为刀具半径右补偿；反之，称为刀具半径左补偿。
在使用G41、G42进行半径补偿时，应采取如下步骤：设置刀具半径补偿值；让刀具移动来使补偿有效（此时不能切削工件）；正确地取消半径补偿（此时也不能切削工件）。
当然要注意的是，在切削完成且刀具补偿结束时，一定要用G40使补偿无效。
G40的使用同样遇到和使补偿有效相同的问题，一定要等刀具完全切削完毕并安全地退出工件后，才能执行G40命令来取消补偿。
2、刀具长度补偿根据加工情况，有时不仅需要对刀具半径进行补偿，还要对刀具长度进行补偿。
程序员在编程的时候，首先要指定零件的编程中心，才能建立工件编程的坐标系，而此坐标系只是一个工件坐标系，零点一般在工件上。
《数控机床机械系统装调与维修一体化教程》教案_2-4模块二
数控机床故障维修的原则
一、先外部后内部
二、先机械后电气
三、先静后动
四、先公用后专用。
五、先简单后复杂。
六、先一般后特殊给定的任务书，观看完成过程、学习的态度、方法、效果等进行综合评价。
八、课后练习（知识练习、技能训练、识预习要点）
3．镗轴自重挠曲(垂度)的补偿
教学设计方案
四、问题讨论（小组代表交流、教师提问）
1．为什么要对主轴箱进行平衡补偿？
2．主传动系统平衡补偿常采用的措施有哪几种？
3．编制自重挠曲（垂直）补偿包括哪些内容？
4.在数控机床中使用自重挠曲(垂度)的功能需要满足哪些条件？
五、教师总结（教师总结各组完成情况、存在的问题）
针对镗轴自重产生的下垂现象，进行镗轴自重挠曲(垂度)补偿。
教学条件
与环境
多媒体教室
拓展内容
数控机床故障维修的原则
参考材料
网络及图书馆资源等
教学心得
利用学校的数控机床平衡补偿形式进行讲解，效果较好。
教学设计方案
一、任务呈现（描述工作化任务及具体要求、教学时间安排）
图2—46所示为卧式数控铣床，其主轴箱是可以上下移动的，主轴箱的质量是靠什么实现平衡的？在应用数控铣床加工加工图2—47所示要求精度高的零件时，其同轴度很难保证，造成这种情况的原因是什么？怎样克服呢？这就是本任务所要解决的问题。时间：5min。
1．通过上网或查资料总结其他数控机床主轴箱平衡采用的形式。
授课时间
班级第周周（月日）第至节
班级第周周（月日）第至节
项目名称
数控机床的主传动系统装调与维修
项目课时
20
模块名称
数控机床刀具补偿功能的应用
刀具长度补偿是通过调整刀具在Z轴上 的位置来实现对工件表面的加工，而刀 具半径补偿则是通过调整刀具在X轴或 Y轴上的位置来实现对工件表面的加工
。
刀具补偿功能可以提高加工精度、减少 加工时间、降低加工成本。
刀具补偿的参数设置
01
刀具补偿参数主要包括刀具类型、刀具直径、刀具长
度、刀具角度等。
面形状和尺寸的高精度控制。
数控铣床应用
在数控铣床上，刀具补偿可应用于 三维空间加工，如曲面加工、五轴 加工等，以实现复杂零件的高效加 工。
加工中心应用
在加工中心上，刀具补偿可应用于 多轴联动加工，实现复杂零件的高 效加工。
02
CATALOGUE
刀具补偿的原理与实现
刀具补偿的原理
刀具补偿的基本原理是通过对刀具位置 的调整，以实现工件表面形状和尺寸的 精确控制。补偿分为刀具长度补偿和刀
03
提高生产效率
降低成本
通过快速调整刀具补偿参数，可 以减少换刀和调试时间，提高生 产效率。
正确使用刀具补偿功能可以减少 刀具磨损和报废，降低生产成本 。
数控机床刀具补偿功能的发展趋势与前景
智能化
随着人工智能技术的发展，未来刀具补偿功能将更加智能化，能够根据加工条件和刀具磨损情况自动调整补偿参数， 提高加工精度和效率。
04
CATALOGUE
数控机床刀具补偿功能的优化与改进
刀具补偿的误差分析
01
02
03
刀具几何误差
刀具的几何形状和尺寸对 加工精度产生直接影响。
刀具磨损误差
刀具在切削过程中会逐渐 磨损，导致加工精度下降 。
受热变形误差
切削过程中产生的热量会 导致刀具和工件变形，从 而影响加工精度。
数控机床精度误差分析与补偿方法
数控机床精度误差分析与补偿方法【摘要】数控机床的精度作为机床最重要的技术指标，受到多方面因素的影响。
本文从多个方面分析了影响数控机床精度误差大小的各种原因，并针对各种误差出现的具体情况提出了有针对性的补偿方法。
对数控机床进行误差补偿后，能够有效的改善数控机床的定位精度和加工精度，使机床满足制造企业对加工精度的要求。
【关键词】数控机床；精度补偿；反向间隙补偿；螺距补偿；温度补偿随着自动控制理论、计算机、微电子技术的不断发展，数控机床在上世纪80年代迅速发展，并以其自动化程度高、生产效率高、加工精度高等优点在现代制造加工业中得到广泛应用。
随着制造企业对加工精度要求的不断提升，精度指标成为衡量数控机床性能优劣的最重要指标。
数控机床精度的高低是以误差大小来进行衡量的。
机床的精度变差、误差增大一般情况下是由于在使用过程中机械部分的磨损、机床测量系统误差、或者是温度的变化等造成的。
出现这些情况后就会引起机床加工出工件的实际尺寸偏离理想的几何尺寸，这就需要我们对机床进行调整并进行精度误差的补偿。
在数控系统中提供了多种提高机床精度的补偿功能，供工程师在对机床进行调整时选用。
通常情况经常被使用的补偿方式有：一、反向间隙补偿在数控机床的传动系统中，伺服电机与丝杠之间通常情况下会采用直连、同步带传动、齿轮传动等三种方式进行连接传动。
而齿轮、滚珠丝杠、螺母等均存在反向间隙，这种反向间隙的存在就会造成在机床工作台发生反向运动时，伺服电机空转而工作台没有发生实际的运动，或者伺服电机带动机械部分发生了运动而测量装置没有检测到位移。
对于数控机床来说反向间隙将会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响到加工产品的精度。
这就需要数控系统提供反向间隙的软件补偿功能，以便对机床的反向间隙进行补偿，减小其对机床精度的影响，提高加工零件的精度。
往往随着数控机床使用时间的增长，反向间隙还会因机械部分磨损而逐渐增大，因此需要定期对数控机床各坐标轴的反向间隙进行测定和补偿。
数控机床机械系统装调与维修5.1数控机床的液压装置装调与维修
检修实例9:一数控车床卡盘失压故障
故障现象：液压卡盘夹紧力不足，卡盘失压，监视பைடு நூலகம் 报警。
故障检查与分析：该数控车床，配套的电动刀架为 LD4—I型。卡盘夹紧力不足，可能是系统压力不足、执行件 内泄、控制回路动作不稳定及卡盘移动受阻造成。
故障排除：更换液压油后，机床故障排除。
检修实例3:润滑油路电磁阀的故障排除
故障现象：一台配套SIEMENS 810T系统的数控立式车床，一次 出现刀架上下运动时，刀架顶端进油管路出现异常连续冒油，系统 报警油压过低。
分析及处理过程：检查液压系统管路无损坏，PLC控制系统正 常，进一步检查液压系统 控制元件，发现刀架润滑油路中的一个 两位三通电磁阀线圈烧坏，阀心不能回位，使得刀架 润滑供油始 终处于常开状态。
MJ—50数控车床液压系统的原理图
1.卡盘分系统 2.回转刀盘分系统 3.尾架套筒分系统 数控机床液压系统的特点为：
（1）数控机床控制的自动化程度要求较高。 （2）液压系统的执行元件主要承担各种辅助功能，常采用减压阀 来保证支路压力的恒定。
对您所在学校的数控车床液压系统进行分析。
二、加工中心液压系统
模块五 数控机床的液压与气动装置装调与维修 任务一 数控机床的液压装置装调与维修
1
任务引入
2
任务目标
3
任务实施
4
知识内容
5
任务拓展
6
任务巩固
数控机床的液压系统
去刀塔 去尾座
去油压 夹头
数控机床的液压系统
任务目标
1 掌握数控机床液压系统的工作原理 2 能对数控机床液压系统进行装调与维护 3 能排除由液压系统引起的数控机床故障
数控机床闭式液压补偿平衡系统结构和计算
数控机床闭式液压补偿平衡系统结构和计算李金刚摘要几种重力轴平衡应用形式和利弊。
以结构复杂且多应用在大型数控机床的闭式液压补偿平衡系统为例，论述重力轴滑板液压补偿平衡系统中，液压平衡油缸压力计算、校对及蓄能器容量计算过程，电机负载电流和液压压力综合调试过程和注意事项。
关键词重力轴垂直滑板液压补偿平衡系统蓄能器中图分类号TG659 文献标识码B为保证数控机床，特别是重力轴垂直滑板(立式数控机床Z轴和卧式加工中心的y轴)，有稳定的加工状态和快速响应速度。
大中型数控机床均需重力轴垂直滑板平衡装置，以消除垂直滑板自重对其移动精度和控制的影响，防止重力轴漂移并减少伺服驱动电机的负载。
一、重力轴垂直滑板平衡装置作用1．提高重力轴运动的稳定性在数控机床动态运动时，提供与重力轴垂直滑板重量相等的平衡力，减少了驱动伺服电机的驱动负载电流，重力轴运动稳定性提高。
一般重力轴垂直滑板上都安装主轴部件，变速齿轮箱和主轴电机。
若是五坐标数控机床，还要加装AB摆角齿轮齿条传动机构或AC摆角蜗轮蜗杆传动机构。
同时，垂直滑板也要有足够的强度和刚性，来保证加工过程的稳定性，因此重力轴垂直滑板自身很重，而且随重力轴垂直滑板向上升高，其向下重力势能也就越大。
故驱动重力轴的伺服电机的负载电流随着重力势能的变化而变化，以产生足够的转矩，以防止重力轴垂直滑板自由下滑。
在数控机床动态运动时，特别是重力轴快速上下移动时，产生的重力势能变化较大，由此重力轴伺服电机的负载电流变化逆差也较大，极易引起伺服单元和伺服电机过载报警和过流损坏。
通过重力轴平衡装置，可以抵消重力轴垂直滑板因位置差而带来的重力势能差，极大减轻伺服电机的驱动负载电流，提高了重力轴运动的稳定性，减低对驱动伺服系统的配置要求。
2．静态时防止重力轴滑板下滑在数控机床静态停止时，锁住重力轴垂直滑板的滚珠丝杠，防止滚珠丝杠向下反转导致重力轴滑板自由下滑。
为实现高精度和快速响应的加工速度，数控机床均采用高精度的滚珠丝杠代替普通机床的梯形丝杠，使主要直线运动机械传动部件由滚动摩擦代替滑动摩擦。
数控机床误差与补偿
误差补偿法
通过软件或硬件方法，对机床的热变形进行补偿，减小或消 除热误差对加工精度的影响。
04
几何误差补偿
几何误差来源与分类
01
制造误差
由于机床零部件制造精度不足导致 的误差。
热误差
由于机床运行过程中温度变化导致 的误差。
03
02
装配误差
电气误差补偿
通过调整电机的电气参数，如电 流、电压等，来减小或消除由于 电机性能差异和传动系统误差引 起的误差。
传感误差补偿
通过使用高精度的传感器来检测 机床的实际位置和姿态，并将这 些信息反馈给控制系统，以实现 误差的实时补偿。
软件补偿
数学模型补偿
通过建立机床的数学模型，并利用软件算法对模型进行优化，以减小或消除误差。这种方法需要精确的数学模型和高 效的算法支持。
感谢您的观看
THANKS
几何误差补偿方法
硬件补偿
通过改进机床零部件制造和装配精度来降低几何误差。
软件补偿
利用数控系统软件对几何误差进行补偿，如螺距误差 补偿、反向间隙补偿等。
复合补偿
结合硬件和软件补偿方法，通过优化机床结构设计和 改进控制系统实现更精确的几何误差补偿。
05
运动误差补偿
运动误差产生机理
机械传动误差
由于数控机床的机械传动系统（如丝杠、齿轮等）存在制造和装 配误差，导致运动过程中产生误差。
自适应补偿技术
总结词
自适应补偿技术是一种能够自动调整和 优化补偿参数的误差补偿方法。
VS
详细描述
传统的误差补偿方法通常需要人工设定和 调整补偿参数，操作复杂且精度不高。自 适应补偿技术能够根据加工过程中的实时 反馈信息，自动调整和优化补偿参数，实 现动态误差补偿，进一步提高数控机床的 加工精度和稳定性。
数控机床机械系统装调与维修2.4数控机床的平衡补偿
二、滑枕的平衡补偿
滑枕的自曲一定量。
预变形加工补偿法示意
滑枕加工后实际尺寸
滑枕自重变形的补偿
1-主轴箱 2-滑枕 3-带有液压缸活塞的滚动块 4-减压阀
滑枕变形的综合补偿示意
：镗轴自重挠曲(垂度)的补偿
镗轴自重挠曲的补偿
任务拓展 数控机床故障维修的原则
先一般 后特殊
先简单 后复杂
先外部 后内部
维修 原则
先公用 后专用
先机械 后电气
先静 后动
任务巩固
一、填空题
1．滑枕的自重挠曲变形是采用预变形的加工方法来实现补偿的。 2.用液压系统平衡主轴箱重量的平衡系统，需定期观察液压系 统的压力表，当油压低于要求值时，要进行补油。 3. 主轴的精度除了由本身特性决定以外，还受滑枕的运动精度、 变形和位移的影响。
卧式加工中心 床身
快换刀架零件与箱体零件
任务目标
1 掌握平衡补偿的原理与方法 2 会进行镗轴自重挠曲(垂度)补偿
任务实施
数控铣镗床的平衡补偿
卧式铣镗床的优点主要在于支撑主轴的滑枕具有可灵活伸缩 的特点。主轴的精度除了由本身特性决定以外，还受滑枕的运动 精度、变形和位移的影响。
一、主轴箱的平衡补偿
在数控机床中使用自重挠曲(垂度)的功能，为使其补偿生效，需要满足 下列条件。
1)插补补偿已经使能。 2)激活了坐标轴自重挠曲(垂度)的功能，即MD32710=1。 3)补偿值已经存人NC用户存储器中。 4)相应的补偿表已经赋值使能生效，即SD41300=1。 5)基础轴和补偿轴已经完成返参考点操作，参考点／同步信号 DB31.DBX60.4～DB61.DBX60.4、DB61.DBX60.5～DB61.DBX60.5为1。
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(整理)数控车床的液压平衡及补偿
摘要
本文将对数控车床的液压平衡及补偿进行整理和概述。
数控车
床是一种常用的工业加工设备，其液压系统在加工过程中起到重要
的作用。
液压平衡和补偿是确保数控车床正常运行和提高加工精度
的关键因素之一。
本文首先介绍液压平衡的基本原理，然后探讨液
压系统中可能出现的不平衡问题及其原因。
最后，本文将介绍一些
常见的液压补偿技术，以提高数控车床的加工效率和精度。
1. 液压平衡的基本原理
液压平衡是指在数控车床的液压系统中，通过合理设计和控制，使系统各个部分的压力能够平衡，并保持稳定。
液压平衡的基本原
理包括以下几点：
- 流量平衡：液压系统中，进出液流量要保持平衡，以确保系
统稳定运行；
- 压力平衡：系统中各个液压元件的压力要能够平衡，避免压
力过高或过低影响加工精度；
- 力平衡：液压系统中力的大小和方向要平衡，以保证零件加
工的准确性和质量。
2. 液压平衡不平衡的原因及解决方法
在实际使用过程中，液压平衡可能出现不平衡的情况，造成数
控车床加工精度下降。
以下是一些可能导致液压平衡不平衡的原因
及相应的解决方法：
- 液压元件损坏：如液压泵、液压缸等元件损坏会导致液压平
衡受到影响。
解决方法是定期检查和维护液压元件，及时更换损坏
的元件；
- 液压油质量问题：油品污染、水分过高等问题会影响液压平衡。
解决方法是定期更换液压油，避免污染和水分问题；
- 液压阀调节失误：液压阀的调节不当会导致液压平衡不平衡。
解决方法是根据规定的参数进行正确的液压阀调节；
- 系统过热：液压系统过热也会对液压平衡产生影响。
解决方
法是增加冷却系统，降低系统温度。
3. 液压补偿技术的应用
为了提高数控车床的加工效率和精度，工程师们开发了一些液
压补偿技术，用于解决液压平衡的问题。
以下是一些常见的液压补
偿技术：
- 压力补偿：通过在系统中增加压力传感器和控制阀，实时监
测和调整液压系统中的压力，以实现压力平衡。
- 流量补偿：通过在系统中增加流量传感器和调节阀，监测和
控制液压系统中的流量，以实现流量平衡。
- 位置补偿：通过在液压缸上增加位移传感器和反馈装置，实
时监测和调整液压缸的位置，以实现力平衡和加工精度的提高。
- 温度补偿：通过在液压系统中增加温度传感器和温度控制器，监测和调节液压系统的温度，以避免系统过热对液压平衡的影响。
结论
液压平衡和补偿是数控车床液压系统中重要的技术问题。
理解
和掌握液压平衡的基本原理，寻找和解决液压平衡不平衡的原因，
以及应用一些液压补偿技术，对于提高数控车床的加工效率和加工
精度具有重要意义。