由于热变形和倾斜www.cechina.cn，即使是最好的机床也不能达到标称的精度。过去几年www.cechina.cn，为了提高机床精度，人们提出了各种控制补偿方法，包括导程误差、双轴交叉和3D 空间补偿等。西门子(SiemensEnergy & Automation)为这些早期的补偿方法研究作出了重要的贡献。

　　

　　“VCS 不能把坏机床变成好机床，但是它可以让好机床性能更好。这话听起来有点糙，但这是事实，”西门子航天部门经理Timothy Shafer 说CONTROL ENGINEERING China版权所有，该部门是率先对新的补偿方法进行评估的部门之一。

　　性能能被提高多少? Shafer 说在测试中VCS 基本上可将精度提高75% 到80%, 并且有时会更高。例如在最近的一次龙门式数控镗铣床客户测试中，VCS将机床工作行程内的几何误差从0.016英寸降低到0.001 英寸。Shafer 指出西门子和客户的所有测试都是在“全补偿机床”上进行的，这种机床大都采用早期的补偿方法。“我们没有采用任何坏机床进行测试，”他说。

　　其中一些测试在Lockheed Martin公司进行，Joint Strike Fighter 计划中的VCS 评估一直是该公司完成的。该公司没有立即对采访要求做出回应，但是公司的一个工程师上个月在美国南卡罗来纳州查尔斯顿举行的SAE 航天制造和自动装配大会上作了关于VCS 的报告。
　　工作原理
　　为了开发VCS，西门子借鉴了坐标测量机制造商在控制位置精度方面的成功经验。Shafer 说CONTROL ENGINEERING China版权所有，就像坐标测量机一样，VCS 是基于一个几何误差“21 参数模型”。这个模型包含了影响三轴和五轴直角坐标型机床的21 个线性和旋转误差，包括和机床垂直度、定位、偏摆角、俯仰角、滚摆角和准直度误差等Shafer 指出早期的补偿方法仅仅针对线性误差，没有补偿旋转误差。
　　VCS 校正时首先对机床上21 个误差源的量级进行识别。一旦该步骤完成并且机床开始运转，系统的控制算法就开始运行。如Shafer 所说CONTROL ENGINEERING China版权所有，这些算法在控制器的插补周期内运行，对刀头的计算和真实位置和方位进行调整。
　　西门子的VCS 不是业界唯一的几何误差补偿系统。大学研究者们已经就这个问题展开了数年的研究。例如，哈德斯菲尔德大学工业协作精密科技中心已经自主研发了几何误差补偿软件。
　　然而使西门子的系统与众不同的地方在于，它已经集成在商业的机床控制器上，保证了补偿算法的实时性。“在闭环控制周期内一边工作一边实时进行位置计算，因此不会影响循环时间www.cechina.cn，Shafer 说CONTROL ENGINEERING China版权所有，并且补充道，在这层意义上VCS 区别于采用离线补偿算法的CMM 控制器。
　　VCS 最早的目标用户很可能是航空航天业。乍看起来，似乎现有的补偿方法已经足以满足大型航天零件的加工尺寸公差。Shafer假设公差为±0.030 英寸，一般采用其他补偿方法的稍微像样点的机床都能满足这个公差。然而更加精确的加工还有其他优点，通过提高控制精度可以提高合格率并且避免装配零件时的匹配问题。“正是因为这些原因，航空工业对这个产品有很大的兴趣，” Shafer说。除此之外，有些大零件，尤其是军用飞机里的大零件CONTROL ENGINEERING China版权所有，尺寸公差一般小于0.005 英寸，这就更加需要使用VCS。
　　非航天应用也是类似的。Shafer说VCS 也可以很方便地用于施工设备、石油天然气钻探设备、风力涡轮机和其他设备中大型零件的加工。“它可以用于任何需要进行大型零件精确加工的应用。”