數(shù)控加工的誤差補償在生產(chǎn)中的運用分析

　　1　數(shù)控加工誤差產(chǎn)生的原因與分類
　　1.1誤差產(chǎn)生的原因
　　誤差產(chǎn)生的原因有很多種，對于數(shù)控機床來說，誤差產(chǎn)生的因素主要包括機床因素與測量因素。(1)機床因素：機床本身的特性；各運動軸之間的旋轉(zhuǎn)精度、定位精度，垂直度、傳導(dǎo)精度；運動時的微細波動、熱變形等。(2)誤差測量因素：誤差測量儀的絕對精度、誤差測量儀與產(chǎn)品的相對定位如坐標(biāo)平移及傾斜引起的誤差。測量方法引起的誤差，如測量大軸圓周長s來間接測量軸直徑d時，因為公式d=SII中常數(shù)取近似值所造成的誤差。如圖1所示為測量某工件時獲得的一組數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)序列中，點A和點B躍離光滑的連續(xù)曲線。它們與正常點的坐標(biāo)差大于誤差限砰，可以判斷這些數(shù)據(jù)點就是奇異項，必須予以剔除。
　　1.2誤差的分類
　　1.2.1幾何誤差
　　包括機床、夾具、刀具的制造和磨損，尺寸鏈誤差，機床傳動鏈的靜態(tài)和動態(tài)調(diào)整誤差，產(chǎn)品、夾具、刀具的安裝誤差。
　　1.2.2粗大誤差
　　粗大誤差是指在一系列測量所得的數(shù)據(jù)中，經(jīng)修正系統(tǒng)誤差后如有個別數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)有明顯差異，則這些數(shù)值很可能含有粗大誤差。粗大誤差產(chǎn)生主要是由于在測量過程中系統(tǒng)受外界干擾不可避免會出現(xiàn)偶然性、突發(fā)性的測試不穩(wěn)定狀況。
　　1.2.3系統(tǒng)誤差
　　
　　系統(tǒng)誤差是指在相同測量條件下重復(fù)測量某一被測量時，誤差的大小和符號不變或按一定的規(guī)律變化，這樣的測量誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響較大。因此，應(yīng)認真分析，設(shè)法發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差井予以消除或減小其對測量結(jié)果的影響。對于數(shù)控機床在線檢測系統(tǒng)來說，系統(tǒng)誤差可以分為兩類：一類是傳感器系統(tǒng)誤差，一類是機床系統(tǒng)誤差。
　　2　數(shù)控機床的誤差補償處理分析
　　2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理
　　誤差補償?shù)淖罱K目的是獲得產(chǎn)品真實的表面形貌。在測量過程中，要取得準(zhǔn)確可靠的結(jié)果是不容易的。由一于實際測量得到的數(shù)據(jù)夾雜著各種誤差需要剔除和補償，因此數(shù)據(jù)預(yù)處理是進行數(shù)據(jù)處理前的必要途徑和必備工作，其好壞直接影響到數(shù)據(jù)擬合的精度。我們實驗中使用非接觸式傳感器在三坐標(biāo)測量機上對條形光滑非軸對稱非球面透鏡采用矩形光柵式測量方式進行數(shù)據(jù)采集。取條形透鏡若干個連續(xù)截而上的測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理實驗。對測得的原始數(shù)據(jù)，按照一階差分法，找出奇異點，按照三次樣條插值在對應(yīng)奇異項點上補上數(shù)據(jù)，采用五點三次法對數(shù)據(jù)進行平滑處理，由于在較高精度三坐標(biāo)測量機上進行的測量，且所測產(chǎn)品表面質(zhì)量較好，故平滑前后的曲線差別并不是很大。經(jīng)過平滑處理后的數(shù)據(jù)，適合進行后續(xù)處理。
　　2.2誤差補償過程
　　在經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理過程后，剔除了數(shù)據(jù)中的粗大誤差。對于系統(tǒng)誤差來說，可以通過標(biāo)定實驗，用最小二乘法擬合曲線，求出誤差數(shù)據(jù)去修正測量值，溫漂可以作為隨機誤差進行處理。測量方式誤差通過標(biāo)定實驗，分離出對應(yīng)自由度的系統(tǒng)誤差，求出誤差數(shù)據(jù)去修正測量值。
　　2.3誤差補償效果
　　我們曾對某一非球面面形進行測量，測量數(shù)據(jù)共包含1080個點。根據(jù)以上所述的方法，剔除測量數(shù)據(jù)中的粗大誤差，對系統(tǒng)誤差進行補償，此處只對坐標(biāo)系偏移誤差做補償，不考慮機床系統(tǒng)誤差，設(shè)為O。經(jīng)過誤差分析，誤差補償前后的面形誤差比較，補償后的結(jié)果更符合產(chǎn)品加工中誤差出現(xiàn)的情況，且誤差補償后的測量值與理論值偏差明顯減小。因此誤差補償可以提高測量精度，更真實的反映被測產(chǎn)品的面形，可將此誤差數(shù)據(jù)提供給數(shù)控機床補償加工程序進行補償加工，以進一步提高產(chǎn)品的精度。
　　3　數(shù)控機床的誤差處理的其他措施
　　3.1減少原始誤差
　　為了提高機械加工誤差補償，需對產(chǎn)生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據(jù)不同情況對造成加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對于精密產(chǎn)品的加工應(yīng)盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛度和控制加工熱變形，對具有成形表面的產(chǎn)品加工。則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。
　　3.2實行實時補償
　　實時補償控制是通過高精度測量裝置在加工過程中定時采集誤差數(shù)據(jù)，根據(jù)誤差的方向和大小由補償控制裝置控制刀架走一個微量位移。實時補償控制采集的是當(dāng)前狀態(tài)下的實際誤差，雖然補償裝置的機枕慣性使補償?shù)奈恢脮晕螅a償精度仍然比較高，實時補償控制的缺點是補償裝置復(fù)雜且調(diào)試相對困難。
　　3.3積極轉(zhuǎn)移誤差
　　轉(zhuǎn)移誤差方法的實質(zhì)就是將原始誤差從誤差敏感方向轉(zhuǎn)移到誤差非敏感方向上去。例如對具有分度或轉(zhuǎn)位的多工位加工工序，由于分度轉(zhuǎn)位的誤差將直接影響產(chǎn)品有關(guān)表面的加工誤差補償，若此時將切削刀具安裝到適當(dāng)位置，使分度轉(zhuǎn)位誤差處于產(chǎn)品加工表面的切向，這樣即可減小分度轉(zhuǎn)位誤差對加工誤差補償?shù)挠绊憽?br/>　　4　結(jié)語
　　總之，使加工過程穩(wěn)定地加工出符合設(shè)計精度要求的產(chǎn)品是機械加工追求的目標(biāo)之一，我們在了解加工誤差產(chǎn)生的諸多原因后，要在加工產(chǎn)品過程中認真總結(jié)分析產(chǎn)生誤差的因素及原因，重視誤差補償數(shù)據(jù)分析，可使加工誤差控制在產(chǎn)品需求的許可范圍之內(nèi)，從而保證產(chǎn)品的加工質(zhì)