數控機床機械加工精度提升中誤差補償法的實踐研究

趙秀芹

摘 要：誤差問題是數控領域的常見問題。硬件靜態補償法等誤差處理方法的應用，可以讓數控機床的機械加工精度得到有效提升。本文主要從數控機床機械加工中的誤差因素的內容入手，對基于機械加工精度提升的誤差補償法進行了分析。

關鍵詞：數控機床；機械加工；精度提升；誤差補償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.020

0 前言

隨著機械制造技術的不斷發展，數控加工對機械工件額精度要求表現出了逐漸提高的特點，在數控加工設備的精度進行了不斷更新的情況下，誤差補償機制的應用，成為了提升工件加工精度的一項重要措施。在科學技術不斷進步的現代社會，數控機床加工精度的提升，可以在對機械工業的加工水平進行提升的基礎上，為我國國防能力和科學水平的發展提供幫助。

1 數控機床機械加工中的誤差因素

（1）加工原理誤差。加工原理誤差是數控機床機械加工中的一種常見誤差。加工技術、機床的刀具輪廓和傳動比等因素是這一誤差的主要影響因素[1]。從加工原理誤差的產生原因來看，在數控機床的實際加工過程中，實際應用的加工原理和理論上的差距，是引發誤差問題的一個重要原因。第二，數控機床實際加工中所采用模具與理論模具之間的差異性會在刀具輪廓的加工工作帶來一定的誤差。從理論上看，數據加工對加工刀具的曲面有著較為嚴格的要求，但是在實際生產中，應用于數控加工的刀具的曲面只能用弧線或直線等線形曲面進行替代，這就會讓數控加工的實際結果與理論結果之間產生一定的差異性。

（2）工藝系統誤差。工藝系統誤差與機械零件的受力點位置和機械加工的受力程度之間存在著一定的聯系。從機械加工的生產實際來看，數控系統的切削著力點會隨著切削位置的變化而產生一定的變化。二者的變化會讓加工零件的受力點產生一定的變化。受力點的變化是加工誤差的產生因素。在工件的受力點在機械加工中不斷變化的情況下，不同受力點所承受的切削程度會表現出一定的差異性。零件自身在材質、行諸強和尺寸等方面所表現出來的差異性，也會讓零件在數控加工階段表現出上述問題。

2 數控機床機械加工精度提升誤差補償技術的實踐分析

（1）硬件靜態補償法。硬件靜態補償法是通過添加外部硬件結構的方式進行機械加工精度控制的方法。在外力的作用下，外部硬件結構可以讓機床的運用副位置產生與誤差方向相反的運動。螺距校正尺的應用可以對絲杠之間的螺距進行處理。但是從這一技術的應用情況來看，它只能在機床停止以后，通過數值調整和硬件參數調整的方式進行誤差補償。

（2）靜態補償法和動態補償法的綜合應用。動態補償法是在數控加工工作的進行過程中，從機床的工況和環境條件等因素入手，進行參數補償的誤差補償措施。它可以從加工的實施狀況入手進行誤差補償。靜態補償法與動態補償法之間的綜合應用，可以對硬件靜態補償法在實際應用過程中存在的一些缺陷進行補償。

（3）進給伺服系統補償法。在數控機械之中，伺服系統對各個加工坐標軸進行驅動的傳動裝置，在實際應用過程中，這一系統可以進行正反兩個方向的驅動工作。從數控機床機械加工對加工軌跡的要求來看，這一系統在正向運動及反向運動的進行過程中，可以將加工控制精度精確至0.1微米。調速范圍廣和響應過程的快速性是這一系統的主要特點。開環控制系統、閉環控制系統和半閉環系統是系統的主要組成部分。步進電機在開環控制系統中發揮著較為重要的作用。它的角位移和線位移與機床的脈沖數之間呈現的是一種正相關的關系，它的轉速與脈沖頻率之間也可以表現出一種正相關關系。將數控機床的指令脈沖轉化為電機輸出軸的旋轉運動，是開環控制系統對數控生產過程進行控制的表現。對指令脈沖進行控制，是利用開環系統進行誤差補償的有效措施。閉環伺服系統的驅動裝置為直流伺服電動機或交流伺服電動機。它可以借助檢測裝置的作用，將機床工作臺的實際位移情況反饋至數控裝置的比較器中，進而對指令位移信號進行比較。位置控制單元和速度控制單元是半閉環伺服系統的主要內容。在這一系統用中，光電脈沖編碼器所發乎的脈沖發揮的是位置信號反饋作用和測速信號的作用。它可以在對伺服電機的轉速進行控制Hi的基礎上，對加工誤差進行降低。

（4）G代碼修改補償法。G代碼是數控機床生產實踐領域經常應用的一種實踐語言[2]。刀具補償功能是這一系統中的主要功能。在對刀位信息進行修改的基礎上，對誤差范圍進行補償，是G代碼的刀具補償功能的主要表現。從誤差補償機制的應用時間來看，五軸機床誤差補償模型的構建，可以對CAM軟件所生成的一些初始刀位進行修改。在對G代碼進行修改的過程中，相關工作人員需要對工件的幾何形狀進行確定，進而在對工藝過程和刀具軌跡進行確定的基礎上，完成機械加工的誤差補償工作。針對一些工作量相對較大、零件結構較為復雜的誤差補償工作，工作人員在對G代碼進行修改的過程中需要借助計算機的輔助作用完成編程工作。

（5）坐標偏置補償法。在數控機床加工實踐領域，坐標偏置補償法對以下幾種機制進行了應用：意識數控系統的坐標原點偏移機制；二是參照位置等信號的反饋機制。在數控加工的實際操作過程中，零件加工的誤差校對機制建立在數控系統的直觀顯示過程之中。在誤差現象產生以后，操作人員可以在對原點坐標進行重新設置的基礎上，對誤差現象進行補償。從這一誤差補償方法在加工實踐中的應用效果來看，它主要適用于一些三軸坐標基礎上的數控機床之中。

3 結論

誤差補償法在數控機床加工實踐中的應用，可以讓數控機床的機械加工精度得到有效的提升，也可以讓數控機床的經濟效益得到提升。在對數控機床機械加工的零件精度進行嚴格控制的基礎上，在原有數控機床的基礎上，利用科學化的技術手段對零件設計的理論值進行優化，可以讓數控加工技術更好地使用高精度化、高質量化的生產需求。誤差補償技術的創新，可以為一些精密工程的發展提供幫助。

參考文獻：

[1]王少彬.數控機床機械加工精度提升中誤差補償法的實踐研究[J].科技創新與應用，2017（10）：163.

[2]牛鵬程.數控機床熱誤差建模理論技術研究[D].合肥工業大學，2014.endprint