简述数控机床误差补偿技术及研究现状

全洪兵

摘要：

数控机床是数字控制机床的简称，是将数字技术和机床生产结合在一起的新型数字生产技术。操作者在生产零件时将所要生产的零件的各项数据输入进控制系统，就可以生产出极为复杂精密的工业零件，是机床工业生产中高尖端技术。但数控机床也存在其自身的缺陷，其中最为明显的就是在生产时会产生较为明显的误差，特别是在精细零件的生产中，一点点的误差就会影响零件的使用效果，严重时会使零件无法使用，使生产的零件报废，从而产生不必要的资源浪费和成本消耗。本文通过对数控机床几种常见的误差和解决方法进行分析，探讨数控机床误差补偿技术的研究进展。

关键词：区域经济发展；人力资源；关系研究

【中图分类号】TG659

数控机床是现代车床生产技术中的高科技生产技术，对数控机床的误差研究，主要分为三种，即几何误差、热误差、切削力误差。这三种误差的产生原因各不相同，因此，在对这些误差进行补偿时，也需要选择相应的方法。补偿误差的方法主要有两种，一是对误差进行预防，即误差预防法，另一种是对误差产生的条件和结果进行预测，在误差可能出现的范围内将误差值调整过来。两种方法都可以有效的消除和弥补数控机床生产时产生的误差，并在机床上做出精细度更高的精密仪器。随着数控机床的广泛使用，生产误差的发现和补偿的实践也越来越多，误差补偿技术迅速的发展和应用。

一、数控机床误差的类别和产生原因

1.1几何误差的产生

几何误差的产生是机床在生产中所产生的硬件误差，有因机床的原始制造而产生的误差，是指机床生产时，由于各部分的零件质量和位置的不同而产生的误差；机床控制体统产生的误差，主要包括机床的轮廓跟随误差、数控插补算法误差等；机床的震动产生的误差，在机床设备进行生产时，机床和使用的道具都会产生一定的震动，这种震动会使生产出的零件产生表面质量问题或形状差异。

1.2热误差的产生

热误差在数控机床进行冷热不均的零件生产时出现，这时机床生产的每个生产环节都会产生工序及要求的改变，这些改变对机床生产中的零件的温度带来较大的变化，热胀冷缩的物理原理会使出现温度变化的加工零件的形状产生差别，对机床生产中的刀具和工件也产生一定的影响。这时，机床生产的既定路线和运动角度就会产生变化。最后使加工出的零件与预定数据产生较大的差别。

1.3切削力误差的产生

切削力误差产生于机床生产中，产生切削力误差的条件是机床生产的刀具磨损、机床导轨自身的误差、工件装夹的误差等。这些问题都会直接导致生产过程中的主要传动力、夹紧力等力道发生改变，进而产生切削力误差。切削力误差是工件生产中出现比较普遍的误差，对机床生产的零件的影响不大，补偿操作也比较简易。

二、三种误差的补偿方法

2.1几何误差的补偿方法

根据误差产生的原因及类型的不同，也可将误差补偿的方法分为两大种类，第一种是通过误差合成公式将误差进行计算的单向的误差合成补偿法，第二种是以通过预测误差的数值直接进行误差补偿的误差直接补偿法。单向误差合成补偿法的具体操作是先通过直接测量法对机床生产时的各部分的原始误差值进行测量，得出单项原始误差值，再通过公式计算，得出机床生产时出现的总误差并对其进行误差补偿。而误差直接补偿法则是要求生产操作人员在生产中能够时刻注意，并且能够准确的测量机床在生产时所产生的矢量误差，进而对每项误差进行分别补偿。单项误差合成补偿法无法根据得出的数值进行计算，只能通过观察和坐标关系进行误差补偿数值的确定，是一种精准度要求十分高的误差补偿方法。

2.2热误差的补偿方法

一般通过几种方法进行热误差的补偿：首先是对机床的设计和机床制造的材料进行改进，这种方法需要相关研究经过较长的时间才能做到，无法对现在的生产中产生的误差进行有效的补偿；其次，是对机床产生热误差的部位进行热执行装置的安装和使用，使机床在生产时，能够减少热度变化，从而减少热误差；最后，在进行机床生产时，对机床热度的分布和热变形之间的联系进行数学建模和分析，将建模后的相关数据输入进控制系统，按照数据对装置进行误差补偿，从而减少热误差。

2.3切削力误差补偿的方法

切削力的误差会直接作用在刀具和加工的工件上，使两者的几何形状和运动路线发生改变，严重时或长时间的使用不作纠正，则会使机床的主轴乃至整个机床产生变形。切削力误差的最好的补偿方法是通过对切削力进行直接测量，并对误差的数值直接在制作数值中进行纠正。该方法是一种最为经济简单的误差补偿方法。

综上所述，数控机床在生产中产生误差是必然现象，无论多么高级的机床设备，都会在生产中产生误差。因此，在生产前和生产中对误差进行补偿，是解决数控机床产生误差的唯一办法。目前的误差补偿方法能够有效的改善机床生产中的误差，对机床生产并为造成严重的影响。

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