数控机床误差检测及其误差补偿技术

陆 斌

（无锡市计量检定测试中心，无锡 214101）

数控机床误差检测及其误差补偿技术

陆 斌

（无锡市计量检定测试中心，无锡 214101）

本文全面分析数控机床运行中出现的误差原因，通过对现阶段成熟的误差检测方式进行阐述，重点分析数控机床误差补偿技术

数控机床 误差检测 误差补偿技术

引言

实际生产中，现代制造行业主要通过机床及数控技术来完成生产。因此，数控机床已经成为我国制造行业的关键设备。数控机床影响着我国制造行业的发展水平。在实际运行中，数控机床会出现一定误差，主要原因是数控机床在实际运行过程中出现磨损。数控机床误差十分普遍，严重影响着我国制造行业的发展，因此人们对于数控机床误差十分关注。

1 数控机床误差源分析

数控机床在实际运行中拥有严格的加工精度。目前，数控机床精准度能够控制在微米阶段。数控机床误差源主要可以从几何、温度、力量、控制、检测、随机等方面分析。几何误差是由于数控机床在实际生产过程所造成的。温度误差是由于数控机床在实际运行中产生的温度变化引起的形态上的转变。力量误差是由于数控机床在实际运行中受到的力量存在差异，造成数控机床形态上的误差。控制误差是由于数控机床人员在实际操作过程中出现的性能上的误差。检测误差是由于数控机床检测人员在实际检测中由于各种外界因素，对数控机床性能及精度检测上造成的误差。随机误差主要是由于数控机床在实际运行中经常由于各种外界因素的影响，造成数控机床存在的误差。

在数控机床误差源研究中发现，任何误差都会在数控机床的实际运行中出现严重性误差。数控机床误差精准度将跟随数控机床运行载荷的比例改变，越加大型的数控机床，存在的误差往往也越大。

2 数控机床误差检测技术

现阶段，数控机床误差检测方式主要分为两类，分别为单项数控机床误差检测和综合数控机床误差检测。在实际应用过程中，单项数控机床误差检测主要通过检测仪器对数控机床进行检测。这种检测方式能够直接将数控机床中存在的误差数据检测出来，最终将数控机床中存在的分离误差参数直接得出。综合数据机床误差检测主要对数控机床各实际工作区进行详细检测，保证数控机床指定位置不具有误差。综合数控机床误差检测主要是使用数学模型检测，对监测地点的误差进行综合性分析，从而全面了解到数控机床中存在的各种误差关联。

传统数控机床误差检测方面检测效果不高，对误差精准性也较低。但是，实际检测中还需要使用大量的设备。于是，自主性数控机床检测工作得以开展。因此，数控机床最为先进的检测措施为几何精度、位置精度和工作精度。

2.1 几何精度

几何精度主要是通过精密的检测仪器检测，主要的检测仪器有激光干涉仪与直线度光学镜。实际检测中，几何精度能够自动采集数控机床数据，同时能够精准分析采集的数据。数控机床具有较高的精准性，实际应用的范围广泛。

2.2 位置精度

位置精度在实际检测中要通过仪器进行检测，主要使用的仪器与几何精度检测基本相同。位置精度在是实际检测中不仅能够自动采集数控机床的数据，还能够通过固定接口对数控机床进行自动性补偿。

2.3 工作精度

工作精度在实际检测中也是通过仪器进行检测，主要仪器与位置精度、几何精度检测基本相同。本文以雷尼绍公司生产的产品作为检测依据，通过借助动态特性测量与评估软件对数控机床进行误差检测。数控机床振动检测通过激光干涉仪进行检测与分析，全面掌握数控机床中的滚珠丝杠的运动状态。对于数控机床误差检测中的全部数据，通过平面正交光实验将数控机床误差全面体现。工作精度能够将数控机床真实的直线插补等各种性能直接体现，让误差检测人员在检测中更加具有针对性和精准性。

3 数控机床的误差参数辨识

数控机床误差在实际检测中，综合性监测数控机床工作能够进行针对性监测，可以将数据模型在数控机床实际检测中进行综合性辨识，最终详细了解数控机床误差参数数据。伴随着数控机床误差检测技术的不断研究，数控机床实际检测技术也在不断完善，人们对于数控机床检测也越加关注。现阶段，主要数控机床测量辨识方法主要有四种，分别为DBB测量法、一维球列法、22线测量法、14位移线测量法。DBB测量法能够详细检测数控机床中的精密光环与头座的运行情况，对运动轴的数值上的变化测量可直接体现，从而检测出数控机床综合性误差。一维球列法检测方式就是通过直径一致的钢球对数控机床进行检测，通过将双频激光对钢球间的间距精准确认，再将钢球检测设备在待检测的数控机床上安装，最终精准掌握数据机床存在的误差。22线测量法采用三坐标测量机对数控机床进行检测。22线测量法通过22条数控机床检测线构成，在运行中拥有与之相对应的数学模型，通过计算的性质将数控机床中存在的误差辨识。14位移线测量法通过14条特定的数控机床位移线所构成。对于数控机床的全方位检测，间接得出数控机床存在的误差。

4 数控机床误差补偿

目前，数控机床提高精准度主要有两种形式，分别为误差防止与误差补偿。误差防止就是对数控机床在实际生产中的数据严格监控，将数控机床可能存在的误差源头全部遏制，仅仅对数控机床运行精准度进行提升，实际难度较高。数控机床在实际设计生产过程中具有丰富的机场结构，实际运行中需要使用的机械零件种类及数量众多。如果在实际运行中数控机床的任何一个零件出现任何误差，长时间都会造成数控机床加工上的误差。要对数控机床运行中的误差源进行防止，那么数控机床设计加工人员在实际工作中就要对数控机床中每个零件实施严苛监控。但是，在实际工作中，工作人员无法对每个零件详细监控。

误差补偿是对数控机床运行中存在的误差进行检测分析，对数控机床已经检测到的误差进行修正。通过对数控机床运行误差的补偿，提高数控机床加工精准度。误差补偿在实际应用中也较为灵活，能够根据不同情况的数据针对性使用。

5 结论

伴随着社会经济及科技水平的发展，数控机床在实际生产中的精准性要求越加严苛。对于制造行业，人们不仅要求质量，而且要求数控机床产品的精准性。本文对数控机床误差检测及其误差补偿技术进行简单分析。可见，误差检测是数控机床误差中的关键环节，数控机床在实际检测中需要建立数学模型，进而提高数控机床精准度。

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Error Detection and Error Compensation Technology of NC Machine Tools

LU Bin
(Wuxi measurement and test center, Wuxi 214101

This paper makes a comprehensive analysis of error causes in the operation of CNC machine tool, through carries on the elaboration to the presently mature error detection methods, focuses on the analysis of error compensation for CNC machine tools.

CNC machine tools, error detection, error compensation technology