數控機床誤差補償關鍵技術及應用

摘 要：隨著社會經濟的發展，數控機床的應用范圍也日漸增大。現如今，數控技術已經滲透到我們日常生活的多個領域，數控機床各項技術不斷提升的同時也為工業的發展和進步帶來了積極作用。因此，為了促進數控技術及數控機床的進一步發展與應用，本文主要通過對誤差補償這一關鍵技術進行論述，同時也就誤差分析、實際應用等方面做了一些簡要介紹，希望能夠引起一定的重視。

關鍵詞：數控機床；誤差補償；關鍵技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.015

自上世紀六十年代第一臺數控機床誕生以來，隨著技術的成熟與應用范圍的擴大，它為社會經濟的發展與人民生活水平的提高做出了重大貢獻。現如今，數控機床的加工精度已成為衡量一個國家工業發展水平的重要參數。數控技術是一項集多種現代化信息技術為一體的制造技術，其中包括計算機技術、微電子處理技術及信息處理技術等，具有高精度、高效率等特點。然而，我國的數控機床在實際加工過程當中仍因各種原因不可避免地出現了一些誤差，因而使得機床的加工精度受到了一定的影響。針對這一問題，就需要在實際的應用過程中采取關鍵的技術對誤差進行補償以減少數控機床的加工誤差。

1 誤差補償的定義及誤差分析

學習自然科學的人都知道誤差是普遍存在的，具有不可消除性，但可以通過相關方法有效減小誤差。總體而言，提高機床精度的基本方法有兩種，分別是誤差防止法和誤差補償法，前者通過設計和制造途徑消除或減少可能的誤差源，而誤差補償則是通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達到理想的運動軌跡以提高機床的精度，即通過分析、統計、歸納及掌握原始誤差的特點和規律，建立誤差數學模型，盡可能人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當前成為問題的原始誤差，最終的理想結果是使人為誤差與原始誤差大小相等、方向相反，從而達到提高零件尺寸精度的目的。顯然，較前者而言，誤差補償技術是一項更具有經濟價值并能有效減少加工誤差的方法。

要對數控機床進行誤差分析，首先要了解機床誤差以及分析誤差產生的原因。作為誤差補償整個過程的基礎與前提，只有先掌握了各環節誤差的性質及它們之間的相互關系，才能夠想辦法制定出有效的防止和補償措施，保證誤差補償技術的有效性和合理性，因此在實施誤差補償之前進行誤差分析是十分有必要的。

2 數控機床誤差補償的關鍵技術

2.1 誤差建模技術

誤差建模是誤差補償技術的第一步，建模的方式有兩種，分別是：誤差綜合建模、誤差元素的建模。在實際器件的生產加工過程中，其加工精度基本取決于機床上刀具與被加工零件之間的相對位移，通過運動學模型表現出來的這種相對位移產生的誤差就是綜合誤差。而誤差元素的建模，其研究對象是某一項誤差元素，例如機床主軸的熱漂移誤差等，此項技術的關鍵在于建立一個更為有效的模型將機床存在的誤差準確地反映出來。

2.2 誤差測量技術

在對機床誤差建模后，需要對誤差成分進行精確有效的測量。目前已知的測量方法有直接誤差測量和間接誤差辨識。前者是基于機床不同位置的溫度分布不同，測量所得的一般是單項誤差，可以借助激光干涉儀等其他光學或機械方面的儀器進行測量。而后者一般測量的是綜合誤差，它借助運動學方法建立綜合誤差模型，同時輔以其他數學方法對測量得到的誤差進行分離，從而間接得到各誤差成分。兩種測量方法比較發現，間接誤差測量是一種更快速有效的方法，而直接測量則相對更精確但耗時長。

2.3 進行實時誤差補償

前兩步的進行最終是為了對誤差進行實時補償，此法是通過將獲取到的外部信號如溫度等輸入補償裝置，計算出誤差補償的具體數值，繼而從接口輸入到機床系統，進行誤差補償運動。實時誤差補償具有適用性強、靈活性強等特點，它能夠在最大程度上有效地提高補償精度，因而被廣泛使用。

3 數控機床誤差補償關鍵技術在實際操作過程中的應用

3.1 在大型設備制造中的應用

隨著社會的發展，一些大型精密儀器需求量增長迅速，由于其對精密程度的要求頗高，稍有不慎就很可能導致嚴重后果，威脅生命財產安全，帶來重大損失，因此誤差補償關鍵技術在這些大型設備的制造及使用過程中至關重要。這具體表現在以下兩個方面：數控機床誤差補償關鍵技術在提升器件精密度的同時也保證了設備安全有效的使用；在提升我國大型精密儀器的生產技術水平的同時也為我國的生產制造水平做出了一定的貢獻。

3.2 在熱變形誤差檢測中的應用

在數控機床的運轉過程中，部分易發熱的位置很容易出現產熱量過大的現象，從而使產品出現熱變形，影響產品的正常生產。然而，數控機床誤差補償關鍵技術的應用使得當機器溫度過高時，能夠及時感應到溫度并將溫度變化對產品造成的影響記錄下來，一旦溫度的變化足夠對產品的正常生產造成影響，此項技術能夠及時檢測生產誤差并進行誤差補償，從而有效保證了產品的精度。

4 結論

綜上所述，數控機床誤差補償關鍵技術用以提高機床加工精度有力地推動了我國工業的快速發展，其廣泛的應用在我國的機械制造業中也是相當重要的。盡管當下我們國家的數控技術還有許多需要改進的地方，但其發展前景依然相當可觀。我堅信，在國家各方力量的推動下，我國的數控機床誤差補償關鍵技術必然會越來越好。

參考文獻：

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作者簡介：葉正軍（1983-），男，鹽城射陽人，本科，二級實習指導教師，研究方向： 機械加工。