提高數控機床加工精度誤差補償研究

　　在現代制造業中，數控機床以其加工柔性好、加工效率高、加工精度高等優點得到了廣泛的普及和應用。在數控機床的各項性能指標中，加工精度是最重要的指標，是機械制造業發展水平的重要體現，也是衡量技術水平和工業生產水平的重要指標之一。

　　一、機械加工誤差概述

　　一般來說，影響數控機床加工精度的因素主要有加工系統誤差和隨機誤差。具體包括：①機床設備是機械制造的產物，必然會產生原始的制造誤差;②數控機床依靠數控系統實現加工的自動化操作，因此數控系統的誤差也會影響最終的加工精度;③ 切削加工會產生熱量，這種熱會使刀具產生一定程度的熱變形，從而產生誤差;④機械切削加工會產生切削力。切削力也會使工件、刀具、夾具甚至機床本身產生一定程度的變形，這自然會帶來誤差;⑤現代數控機床一般集成了檢測系統，但檢測系統本身也可能存在誤差;⑥機床振動時誤差的影響正在工作;⑦由于加工環境和操作條件的變化而引起的錯誤;最后是其他錯誤。在分析確定了可能引起機床加工誤差的因素后，主要采取以下兩種措施來提高加工精度：①通過改進設計，盡可能消除誤差源，機床制造裝配水平的提高和加工環境的改善采用高剛度機床主軸、提高機床滾珠絲杠的制造精度、機床導軌誤差最小化、機床預熱等措施都能有效地防止誤差的發生;②分析了機床主軸的高剛度、高剛度、高剛度、高剛度、高剛度、高剛度的機床主軸對現有的加工誤差形式，建立誤差補償模型，并通過人工添加新的誤差來達到補償原始誤差的效果，進而實現機床加工精度的軟提升。

　　二、誤差補償法

　　在實際加工過程中，如果發現數控加工精度降低，必然是一種誤差。此時，可以采用誤差補償法對存在的誤差進行補償，以達到消除和調節誤差的目的。與傳統機床不同，數控機床的加工過程是通過程序控制來實現的，即加工過程是自動化的，因此在進行誤差補償時，還必須完善數控系統和加工程序。首先要確定誤差的來源和形式，然后有針對性地應用誤差補償方法。減少原有誤差的實質是人為地減少或消除新的誤差。在這個過程中，需要通過分析、統計和歸納，掌握原始誤差的特點和規律，進一步保證所構建的誤差補償模型與原誤差反向相等，從而達到誤差補償的目的。

　　(1)切削力誤差分量的識別。切削力由刀具零件決定，通過數學模型計算參數。建立數學模型后，可以及時識別和處理問題。另外，在機械加工過程中，振幅過大也會影響最終的加工精度，通過觀察模型的額定參數，可以科學地得出最終的調整方案，將加工過程中的噪聲和振動控制在可接受的范圍內，從而最大限度地影響數控加工過程。

　　(2)錯誤識別。在數控加工誤差補償中，首先要做的就是對誤差進行辨識，辨識的精度將直接影響誤差補償的精度。錯誤識別是一項復雜而耗時的任務。國內外許多學者進行了相關研究，提出了許多誤差識別方法，但一般來說，這些方法可歸納為以下三類：單誤差直接測量綜合誤差測量和間接測量。

　　(3)誤差補償技術。根據誤差補償的過程和原理，加工誤差補償技術可進一步分為三類：①靜態補償法。這種方法是預先設定誤差補償值，然后按設定值進行補償，明顯存在較大缺陷;②實時誤差補償法。該方法是基于硬件系統的檢測和反饋進行補償。它能根據反饋給補償系統的信息實時調整補償值，有效地提高了加工精度。缺點是不能補償所有的誤差元素;③綜合動態補償法。這是在實時誤差補償方法的基礎上開發的，可以根據工作條件、環境條件和空間位置的變化動態調整補償量，實現對各種誤差的綜合補償。對刀儀