Systematische, maschinenspezifische Abweichungen bei Werkzeugmaschinen werden bei einer professionellen Inbetriebnahme erfasst und über Einstellungen an der CNC-Steuerung abgebildet. Doch auch im späteren Betrieb können sich durch Umgebungsfaktoren wie Temperatur oder mechanische Belastungen noch Abweichungen ergeben oder verstärken. Für diese Fälle bietet die SINUMERIK eine Vielzahl von Kompensationsfunktionen, die sich untereinander ergänzen. Über die Lage- Istwert-Geber sowie zusätzliche Sensoriken und Messungen können sie die gemessenen Abweichungen ausgleichen und so zu besseren Ergebnissen führen. Nützliche SINUMERIK-Zyklen wie der "CYCLE996 - Kinematik vermessen" unterstützen den Endanwender bei der kontinuierlichen Kontrolle und Wartung der Maschinen.

Bei der Kraftübertragung zwischen einem bewegten Maschinenteil und dessen Antrieb, zum Beispiel einer Kugelrollspindel, treten kleine Lose auf, da eine völlig spielfreie Einstellung der Mechanik den Maschinenverschleiß stark erhöhen würde und auch fertigungstechnisch nicht zu realisieren ist. Mechanische Lose verfälschen bei Achsen/Spindeln mit indirekten Messsystemen den Verfahrweg. So fährt die Achse beispielsweise bei Richtungsumkehr um den Betrag der Lose zu kurz oder zu weit. Auch der Maschinentisch sowie der zugehörige Geber sind betroffen: Eilt der Geber dem Maschinentisch voraus, wird die gemessene Istposition früher erreicht, der Verfahrweg der Maschine ist also faktisch zu kurz. Während des Betriebs der Werkzeugmaschine werden die zuvor erfassten Abweichungen automatisch aktiviert und mittels der Lose-Kompensation auf die entsprechenden Achsen bei Richtungsumkehr dem Lage-Istwert zugeschaltet.

Das Messprinzip der indirekten Messung bei CNC-gesteuerten Maschinen geht davon aus, dass an jeder Stelle innerhalb des Verfahrbereichs die Steigung der Kugelrollspindel konstant ist und so im Idealfall die Istposition der Achse von der Position der Antriebsspindel abgeleitet wird. Aufgrund der Fertigungstoleranzen bei Kugelrollspindeln kommt es jedoch zu Maßabweichungen, den sogenannten Spindelsteigungsfehlern. Verstärkt wird das Problem noch durch die vom verwendeten Messsystem abhängigen Maßabweichungen sowie dessen Montagetoleranzen an der Maschine, die sogenannten Messsystemfehler. Um diese beiden Fehler zu kompensieren, wird die natürliche Fehlerkurve der CNC-Maschine mittels eines separaten Messsystems gemessen (Laservermessung) und die erforderlichen Korrekturwerte werden in der CNC gespeichert.

Die Quadrantenfehler-Kompensation (auch Reib- Kompensation genannt) sorgt vor allem bei der Bearbeitung von Kreiskonturen für eine deutliche Erhöhung der Konturgenauigkeit. Der Grund: An den Quadrantenübergängen bewegt sich eine Achse mit der maximalen Bahngeschwindigkeit, während die zweite Achse steht. Wegen unterschiedlicher Reibverhältnisse der Achsen können so Konturfehler entstehen. Die Quadrantenfehler- Kompensation gleicht dieses Fehlverhalten zuverlässig aus und ermöglicht bereits im ersten Bearbeitungsdurchgang hervorragende Ergebnisse ohne Konturfehler. Die Intensität des Korrekturimpulses kann entsprechend einer Kennlinie in Abhängigkeit von der Beschleunigung eingestellt werden. Diese Kennlinie wird mithilfe des Kreisformtests bestimmt und parametriert. Beim Kreisformtest werden während des Abfahrens einer Kreiskontur die Abweichungen der Istposition vom programmierten Radius (insbesondere an den Quadrantenübergängen) messtechnisch erfasst und grafisch dargestellt.

Die Durchhang-Kompensation kommt zum Einsatz wenn der Gewichtseinfluss einzelner Maschinenelemente zu einer stellungsabhängigen Verlagerung und Neigung der bewegten Teile führt, da sich entsprechende Maschinenteile einschließlich der Führungen durchbiegen. Die Winkligkeitsfehler- Kompensation wird verwendet, wenn Bewegungsachsen nicht genau im gewünschten Winkel (zum Beispiel senkrecht) zueinander stehen. Dies führt mit zunehmender Auslenkung aus der Null-Lage zu wachsenden Positionierfehlern. Beide Fehlerarten können sowohl durch das Eigengewicht der Maschine als auch durch Werkzeuge und Werkstücke entstehen. Die gemessenen Korrekturwerte werden bei der Inbetriebnahme messtechnisch ermittelt und positionsbezogen in der SINUMERIK hinterlegt, zum Beispiel in Form einer Kompensationstabelle. Im Betrieb der Werkzeugmaschine wird die entsprechende Achse zwischen den Stützpunkten der Tabellenwerte linear interpoliert. Dabei gibt es pro Interpolationsverbund immer jeweils eine Basisachse und eine Kompensationsachse. Ist die Rechtwinkligkeit der Y-Achse im Interpolationsverbund der X- und Y-Achse nicht gegeben, so wird diese Ungenauigkeit mit der X-Achse im Interpolationsverbund kompensiert.

Bedingt durch die Lage der Rundachsen, ihren gegenseitigen Versatz sowie die Orientierung des Werkzeugs, weisen zum Beispiel Drehschwenkköpfe systematische geometrische Fehler auf. Außerdem sind bei jeder Werkzeugmaschine geringfügige Fehler im Führungssystem der Vorschubachsen festzustellen: bei Linearachsen lineare Positionsfehler, horizontale und vertikale Geradheitsfehler sowie Rollen, Nicken und Gieren. Weitere Fehler treten in der Ausrichtung der Maschinenkomponenten zueinander auf, zum Beispiel als Rechtwinkligkeitsfehler. Bei einer 3-achsigen Maschine sind das bereits 21 Geometriefehler, die sich am Werkzeughalter aufsummieren: sechs Fehlerarten je Linearachse mal drei Achsen plus drei Rechtwinkligkeitsfehler. Diese Abweichungen überlagern sich zu einem Gesamtfehler, der volumetrischer Fehler genannt wird.

Als Schleppfehler wird die bleibende Regelabweichung des Lagereglers beim Verfahren einer Maschinenachse bezeichnet. Der axiale Schleppfehler ist die Differenz zwischen der Sollposition und der Istposition der Maschinenachse. Der Schleppfehler führt insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen an Konturkrümmungen, zum Beispiel Kreisen und Ecken, zu einem unerwünschten, geschwindigkeitsabhängigen Konturfehler. Durch den NC-Hochsprachenbefehl "FFWON" im Werkstückprogramm wird der geschwindigkeitsabhängige Schleppfehler beim Bahnfahren gegen Null reduziert. Das Fahren mit Vorsteuerung ermöglicht eine höhere Bahngenauigkeit und damit bessere Fertigungsergebnisse.