由于熱變形和傾斜，即使是最好的機床也不能達到標(biāo)稱的精度。過去幾年，為了提高機床精度，人們提出了各種控制補償方法，包括導(dǎo)程誤差、雙軸交叉和3D 空間補償?shù)取Ｎ鏖T子(SiemensEnergy & Automation)為這些早期的補償方法研究作出了重要的貢獻。

　　

　　“VCS 不能把壞機床變成好機床，但是它可以讓好機床性能更好。這話聽起來有點糙，但這是事實，”西門子航天部門經(jīng)理Timothy Shafer 說，該部門是率先對新的補償方法進行評估的部門之一。

　　性能能被提高多少? Shafer 說在測試中VCS 基本上可將精度提高75% 到80%, 并且有時會更高。例如在最近的一次龍門式數(shù)控鏜銑床客戶測試中，VCS將機床工作行程內(nèi)的幾何誤差從0.016英寸降低到0.001 英寸。Shafer 指出西門子和客戶的所有測試都是在“全補償機床”上進行的，這種機床大都采用早期的補償方法。“我們沒有采用任何壞機床進行測試，”他說。

　　其中一些測試在Lockheed Martin公司進行，Joint Strike Fighter 計劃中的VCS 評估一直是該公司完成的。該公司 沒有立即對采訪要求做出回應(yīng)，但是公司的一個工程師上個月在美國南卡羅來納州查爾斯頓舉行的SAE 航天制造和自動裝配大會上作了關(guān)于VCS 的報告。
　　工作原理
　　為了開發(fā)VCS，西門子借鑒了坐標(biāo)測量機制造商在控制位置精度方面的成功經(jīng)驗。Shafer 說，就像坐標(biāo)測量機一樣，VCS 是基于一個幾何誤差“21 參數(shù)模型”。這個模型包含了影響三軸和五軸直角坐標(biāo)型機床的21 個線性和旋轉(zhuǎn)誤差，包括和機床垂直度、定位、偏擺角、俯仰角、滾擺角和準(zhǔn)直度誤差等Shafer 指出早期的補償方法僅僅針對線性誤差，沒有補償旋轉(zhuǎn)誤差。
　　VCS 校正時首先對機床上21 個誤差源的量級進行識別。一旦該步驟完成并且機床開始運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)的控制算法就開始運行。如Shafer 所說，這些算法在控制器的插補周期內(nèi)運行，對刀頭的計算和真實位置和方位進行調(diào)整。
　　西門子的VCS 不是業(yè)界唯一的幾何誤差補償系統(tǒng)。大學(xué)研究者們已經(jīng)就這個問題展開了數(shù)年的研究。例如，哈德斯菲爾德大學(xué)工業(yè)協(xié)作精密科技中心已經(jīng)自主研發(fā)了幾何誤差補償軟件。
　　然而使西門子的系統(tǒng)與眾不同的地方在于，它已經(jīng)集成在商業(yè)的機床控制器上，保證了補償算法的實時性。“在閉環(huán)控制周期內(nèi)一邊工作一邊實時進行位置計算，因此不會影響循環(huán)時間，Shafer 說，并且補充道，在這層意義上VCS 區(qū)別于采用離線補償算法的CMM 控制器。
　　VCS 最早的目標(biāo)用戶很可能是航空航天業(yè)。乍看起來，似乎現(xiàn)有的補償方法已經(jīng)足以滿足大型航天零件的加工尺寸公差。Shafer假設(shè)公差為±0.030 英寸，一般采用其他補償方法的稍微像樣點的機床都能滿足這個公差。然而更加精確的加工還有其他優(yōu)點，通過提高控制精度可以提高合格率并且避免裝配零件時的匹配問題。“正是因為這些原因，航空工業(yè)對這個產(chǎn)品有很大的興趣，” Shafer說。除此之外，有些大零件，尤其是軍用飛機里的大零件，尺寸公差一般小于0.005 英寸，這就更加需要使用VCS。
　　非航天應(yīng)用也是類似的。Shafer說VCS 也可以很方便地用于施工設(shè)備、石油天然氣鉆探設(shè)備、風(fēng)力渦輪機和其他設(shè)備中大型零件的加工。“它可以用于任何需要進行大型零件精確加工的應(yīng)用。”