數控機床誤差補償技術探究

王嬋

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，高集成，高質量，高精度已經成為了未來機械行業主要發展的方向，在進行數控機床加工的過程中，加工精度正在隨著國際競爭力和制作水平的提升而不斷的提升，為了對我國制作生產的競爭力進行有效的提高，需要對數控機床的加工精度進行提升，其中誤差補償技術就是一種對加工精度進行提升的主要方法。本文根據國內外對誤差補償的研究情況，對誤差補償過程中主要技術存在的問題進行分析。

關鍵詞：數控機床；誤差；補償

引言：數控起床誤差的產生原因有很多方面，導致的后果就會讓加工的精度沒有辦法得到保障。因此，在數控機床的發展過程中為了能夠保證能夠明確誤差出現的原因，就要在這個基礎上確定相應的誤差補償方式。以產生誤差的原因為主要的依據，在這種誤差的主要分為幾何誤差，熱誤差以及切削力誤差幾大類，但是因為起因不同，每一種誤差的補償方式都不一樣，現實中應注意區分。

1.數控機床中的誤差補償關鍵技術

數控機床誤差補償的主要技術數控機床的誤差補償是對加工精度進行提高的主要措施，進行誤差補償的時候，需要使用到補償實施技術，測量技術，建模技術。

1.1補償實施技術

進行誤差測量和建模主要就是為了能夠進行誤差補償，在實際的補償過程中，可以分為離線補償和實時補償兩個方面，其中李先補償就是按照具體測量到的誤差對數控機床加工工序進行調整，讓數控機床根據新的加工工序進行誤差補償。

1.2測量技術

測量技術主要就是為了能夠確定機床的原始誤差參數，在進行直接誤差測量的時候，主要使用激光干涉器，機械干涉器等對不同溫度，不同位置機床的誤差進行測量，雖然對誤差進行直接測量，精確度高，但是比較費工，工作效率也十分的低。因此，這些方式都比較適用于單項誤差測量，間接誤差主要是用來對誤差相關指標進行測量，然后使用誤差模型轉換成技術誤差，使用這樣的方法進行測量，效率也十分的高，同時還能夠用來測量綜合誤差。

1.3誤差建模

誤差建模主要就是有誤差元素建模和誤差綜合建模構成的，其中，綜合誤差建模是根據加工過程中刀具和工件之間的相對位移表示運動模型，誤差建模是用來對更加有效的模型進行尋找，將機床存在的誤差準確的反映出來。

2.誤差補償關鍵技術的步驟

數控機床操作中誤差補償關鍵技術的執行，必須遵守操作流程，體現補償技術的優質性，排除不良因素的影響。首先在檢測發生誤差的關鍵點，分析引發誤差的原因。明確各個誤差間的關系，通過熱變形思想，得出控制點，利用控制點補償數控機床操作中的誤差點，迅速補償給誤差模型，便于能夠有效的處理機場制造的誤差。然后就是數控機床的設備位置決定制造的精準度，根據幾何關系確定設備位置，設備最初位置影響整體誤差，采用模型的方式，實行綜合測量，模擬零件，刀具的準確位置，規避誤差。第三就是數控機床在實行建模的時候，需要明確分析誤差實質，利用測量和評估的方式，分析誤差成因，得出誤差分量后，在借助建模表達誤差，確定各因素之間的影響關系，以函數為基礎，實現誤差補償。第四，執行誤差補償主要通過刀具移動和部件控制，實現空間上的誤差轉化，盡量利用同水平你逆方向的運動方式，這樣能夠反饋實行中部斷裂的情況，同時還能夠在遠點進行平行移動。最后就是構建誤差補償系統之后，借助評價改進的方式，規劃誤差補償關鍵技術的效益。

3.數控機床的誤差

在數控機床的生產過程中，熱誤差，幾何誤差，切削力誤差是比較常見的誤差。

3.1熱誤差

由于各個環節的工序要求有所區別，工件和機床部件在溫度上就會出現明顯的變化，在熱脹冷縮的影響下，刀具和工件的運行角度和路線會發生變化，影響了加工的精準度。

3.2幾何誤差

幾何誤差主要是因為夾具定位，機床轉動，導向誤差等出現的誤差，幾何誤差主要是硬件誤差，因此只要誤差值在要求的精度范圍中，企業會持續對機床設備進行使用。

3.3切削力誤差

切削力誤差主要是因為機床，刀具磨損等引起的誤差，會使生產過程中的慣性，傳送力。重力等造成影響，導致整個系統出現了受力變形的現象，對于這種誤差，可以使用機床設備的數據監控，更換零部件等人為方法對管理手段進行調控。

4.誤差補償技術的實現

4.1直接補償法

進行加工直接補償法指的是在實際的加工過程中，進行細致全面的測量，將誤差點找出，使用差值的方法對各個補償點的誤差數進行計算，然后修正誤差，使用直接補償法時，需要保證誤差補償和誤差點坐標體系的一致性，要保證測量的準確性，當對補償的精度要求比較高時，需要盡可能將誤差點位的具體位置找出來。

4.2合成誤差補償法

在進行合成誤差補償時，是根據導致誤差出現的單項因素，利用測量將原始誤差值得出，然后使用誤差進行公式的合成，將補償點誤差反向數值的問題計算出來。

4.3誤差分解、合成補償法

分解誤差、合成補償的方法主要是根據分析得到的誤差補償數據，得到數控機床中所有單項的誤差，然后利用合成誤差的方法，補償機床中的誤差，使用這種方法進行測量，比較簡單，只需要進行一次測量就可以了解所有信息和數據，并評價機床的精準度。

4.4反饋修正法

CNC控制方法通常是常用的傳感器網格全封閉或半封閉的編碼器反饋裝置。反饋誤差修正模型的計算量的增加錯誤反饋系統中的基本流程，逆向流和控制的情況和數字控制系統誤差補償。主體的作用，這種補償方法的數控反饋系統中，需要實時反饋系統流，并且只能補償的軸向方向上的每個傳動誤差，對于整體空間上的誤差是很難達到補償效果的。

4.5建模CAD預補償的方法

數控機床工作時，通常是基于三維建模軟件對于建模元件和參數設置，刀具路徑設置，附加進程的數據設置，并最終生成NC程序。CAD建模預補償是為了加工的零件建模過程，其基本思想機床的誤差數據分析和處理，最終建立誤差補償模型，并再誤差補償給定接口導入建模過程中，從而達到加工精度提升的目的。

5.數控加工誤差補償實例

實際的算例是對加工前后程序進行對比分析：在補償過程中，程序A中的x、y、z值為刀具中心點的坐標值，而通過誤差模型計算出的誤差補償量為切削點的誤差補償量值。由于刀具的切削點是變化的，不容易找到這個點，并且由于刀具的刀心點與刀具的切削點非常接近，而假設兩點的誤差值近似相等，所以即可以通過模型計算出的切削點誤差補償值作為刀具中心點的誤差補償量值進行計算。依此類推，循環運行到程序結束為止，生成補償后的加工程序B。

結束語：數控加工誤差補償是通過對點的坐標數值進行修改來補償誤差達到提高精度。在線檢測模塊自動生成檢測程序，CADC/AM軟件自動生成NC文件，誤差補償模塊計算誤差數值和誤差補償，這些都是由計算機自動完成的，充分發揮了計算機強大的功能，不但提高了檢測和加工的精度，而且縮短了誤差補償和數控加工的周期，提高了誤差補償和數控加工的效率。

參考文獻：

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