簡述數(shù)控機床誤差補償技術(shù)及研究現(xiàn)狀

全洪兵

摘要：

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是將數(shù)字技術(shù)和機床生產(chǎn)結(jié)合在一起的新型數(shù)字生產(chǎn)技術(shù)。操作者在生產(chǎn)零件時將所要生產(chǎn)的零件的各項數(shù)據(jù)輸入進(jìn)控制系統(tǒng)，就可以生產(chǎn)出極為復(fù)雜精密的工業(yè)零件，是機床工業(yè)生產(chǎn)中高尖端技術(shù)。但數(shù)控機床也存在其自身的缺陷，其中最為明顯的就是在生產(chǎn)時會產(chǎn)生較為明顯的誤差，特別是在精細(xì)零件的生產(chǎn)中，一點點的誤差就會影響零件的使用效果，嚴(yán)重時會使零件無法使用，使生產(chǎn)的零件報廢，從而產(chǎn)生不必要的資源浪費和成本消耗。本文通過對數(shù)控機床幾種常見的誤差和解決方法進(jìn)行分析，探討數(shù)控機床誤差補償技術(shù)的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展；人力資源；關(guān)系研究

【中圖分類號】TG659

數(shù)控機床是現(xiàn)代車床生產(chǎn)技術(shù)中的高科技生產(chǎn)技術(shù)，對數(shù)控機床的誤差研究，主要分為三種，即幾何誤差、熱誤差、切削力誤差。這三種誤差的產(chǎn)生原因各不相同，因此，在對這些誤差進(jìn)行補償時，也需要選擇相應(yīng)的方法。補償誤差的方法主要有兩種，一是對誤差進(jìn)行預(yù)防，即誤差預(yù)防法，另一種是對誤差產(chǎn)生的條件和結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，在誤差可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)將誤差值調(diào)整過來。兩種方法都可以有效的消除和彌補數(shù)控機床生產(chǎn)時產(chǎn)生的誤差，并在機床上做出精細(xì)度更高的精密儀器。隨著數(shù)控機床的廣泛使用，生產(chǎn)誤差的發(fā)現(xiàn)和補償?shù)膶嵺`也越來越多，誤差補償技術(shù)迅速的發(fā)展和應(yīng)用。

一、數(shù)控機床誤差的類別和產(chǎn)生原因

1.1幾何誤差的產(chǎn)生

幾何誤差的產(chǎn)生是機床在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的硬件誤差，有因機床的原始制造而產(chǎn)生的誤差，是指機床生產(chǎn)時，由于各部分的零件質(zhì)量和位置的不同而產(chǎn)生的誤差；機床控制體統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，主要包括機床的輪廓跟隨誤差、數(shù)控插補算法誤差等；機床的震動產(chǎn)生的誤差，在機床設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)時，機床和使用的道具都會產(chǎn)生一定的震動，這種震動會使生產(chǎn)出的零件產(chǎn)生表面質(zhì)量問題或形狀差異。

1.2熱誤差的產(chǎn)生

熱誤差在數(shù)控機床進(jìn)行冷熱不均的零件生產(chǎn)時出現(xiàn)，這時機床生產(chǎn)的每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生工序及要求的改變，這些改變對機床生產(chǎn)中的零件的溫度帶來較大的變化，熱脹冷縮的物理原理會使出現(xiàn)溫度變化的加工零件的形狀產(chǎn)生差別，對機床生產(chǎn)中的刀具和工件也產(chǎn)生一定的影響。這時，機床生產(chǎn)的既定路線和運動角度就會產(chǎn)生變化。最后使加工出的零件與預(yù)定數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的差別。

1.3切削力誤差的產(chǎn)生

切削力誤差產(chǎn)生于機床生產(chǎn)中，產(chǎn)生切削力誤差的條件是機床生產(chǎn)的刀具磨損、機床導(dǎo)軌自身的誤差、工件裝夾的誤差等。這些問題都會直接導(dǎo)致生產(chǎn)過程中的主要傳動力、夾緊力等力道發(fā)生改變，進(jìn)而產(chǎn)生切削力誤差。切削力誤差是工件生產(chǎn)中出現(xiàn)比較普遍的誤差，對機床生產(chǎn)的零件的影響不大，補償操作也比較簡易。

二、三種誤差的補償方法

2.1幾何誤差的補償方法

根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因及類型的不同，也可將誤差補償?shù)姆椒ǚ譃閮纱蠓N類，第一種是通過誤差合成公式將誤差進(jìn)行計算的單向的誤差合成補償法，第二種是以通過預(yù)測誤差的數(shù)值直接進(jìn)行誤差補償?shù)恼`差直接補償法。單向誤差合成補償法的具體操作是先通過直接測量法對機床生產(chǎn)時的各部分的原始誤差值進(jìn)行測量，得出單項原始誤差值，再通過公式計算，得出機床生產(chǎn)時出現(xiàn)的總誤差并對其進(jìn)行誤差補償。而誤差直接補償法則是要求生產(chǎn)操作人員在生產(chǎn)中能夠時刻注意，并且能夠準(zhǔn)確的測量機床在生產(chǎn)時所產(chǎn)生的矢量誤差，進(jìn)而對每項誤差進(jìn)行分別補償。單項誤差合成補償法無法根據(jù)得出的數(shù)值進(jìn)行計算，只能通過觀察和坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行誤差補償數(shù)值的確定，是一種精準(zhǔn)度要求十分高的誤差補償方法。

2.2熱誤差的補償方法

一般通過幾種方法進(jìn)行熱誤差的補償：首先是對機床的設(shè)計和機床制造的材料進(jìn)行改進(jìn)，這種方法需要相關(guān)研究經(jīng)過較長的時間才能做到，無法對現(xiàn)在的生產(chǎn)中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行有效的補償；其次，是對機床產(chǎn)生熱誤差的部位進(jìn)行熱執(zhí)行裝置的安裝和使用，使機床在生產(chǎn)時，能夠減少熱度變化，從而減少熱誤差；最后，在進(jìn)行機床生產(chǎn)時，對機床熱度的分布和熱變形之間的聯(lián)系進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和分析，將建模后的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)控制系統(tǒng)，按照數(shù)據(jù)對裝置進(jìn)行誤差補償，從而減少熱誤差。

2.3切削力誤差補償?shù)姆椒?/p>

切削力的誤差會直接作用在刀具和加工的工件上，使兩者的幾何形狀和運動路線發(fā)生改變，嚴(yán)重時或長時間的使用不作糾正，則會使機床的主軸乃至整個機床產(chǎn)生變形。切削力誤差的最好的補償方法是通過對切削力進(jìn)行直接測量，并對誤差的數(shù)值直接在制作數(shù)值中進(jìn)行糾正。該方法是一種最為經(jīng)濟(jì)簡單的誤差補償方法。

綜上所述，數(shù)控機床在生產(chǎn)中產(chǎn)生誤差是必然現(xiàn)象，無論多么高級的機床設(shè)備，都會在生產(chǎn)中產(chǎn)生誤差。因此，在生產(chǎn)前和生產(chǎn)中對誤差進(jìn)行補償，是解決數(shù)控機床產(chǎn)生誤差的唯一辦法。目前的誤差補償方法能夠有效的改善機床生產(chǎn)中的誤差，對機床生產(chǎn)并為造成嚴(yán)重的影響。

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