数控机床加工中的精度补偿技术

苏显峰

(黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨 150001)



数控机床加工中的精度补偿技术

苏显峰

(黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨 150001)

采用数控机床进行工件切削加工时，利用补偿元件可以对精度误差进行准确检测并得出补偿量，实现精度补偿修正。加工过程中，使用精度补偿技术，可有效提高误差检测的准确率，准确进行精度补偿，有效保障工件加工的精度要求，对推动加工制造业的发展具有积极作用。通过分析现代精密加工技术，探讨精密加工技术的特点、发展方向、技术革新的必要性及精度补偿技术。

数控机床；加工；精度补偿；技术

机床在运行过程中，受多因素的影响，会产生精度误差，这是正常现象。精度补偿技术是允许误差存在的，根据误差估算结果，采用恰当的方法进行精度补偿，尽可能地将误差消除或降低，实现高精度的加工。

1 现代精密加工技术分析

1.1 现代机械制造工艺

现代机械制造工艺包括：第一，气体保护焊工艺。在进行焊接过程中，利用特殊气体进行保护，避免焊接点过多与空气或其他物质接触，导致焊接点不牢靠等状况。第二，电阻焊工艺。通过电极施加压力，产生较强的电阻热，从而进行焊接。随着现代机械制造能力的提升，现代机械制造工艺数量也在不断增加，广泛应用于机械制造生产实践中。

1.2 现代机械精密加工技术

现代机械精密加工技术主要包括精密切削技术、超精密研磨与抛光技术、模具制造技术等。机械制造需要精密加工技术对机械成品进行一定的调整和改进，以模具制造技术为例，部分较为精密的零部件需要精准度极高的模具进行辅助生产与应用。精密加工与一般性加工技术存在明显差异，可提升实际生产效率。

2 精密加工技术发展方向

2.1 规模化制造能力不断增强

现代机械制造工艺与精密加工技术的发展方向之一是规模化制造能力不断增强。社会化大生产能力不断提升，规模化制造能力成为了技术革新与应用的重要方向。由精密加工技术的发展与应用轨迹可以发现，大多新技术都处于不断调整和不断应用的循环关系中，而辅助于生产制造的技术体现了应用价值。

2.2 精细化程度不断提升

精细化程度不断提升也是现代机械制造工艺与精密加工技术发展的基本方向，特别是在某些关键行业及领域中，精细化程度极为关键。我国机械制造及加工行业有着不同的侧重，这也导致精密加工技术发展呈现出一定的不均衡性。例如，我国虽然具备了较强的机械制造和加工能力，但依然无法生产圆珠笔的笔尖，严重依赖进口，导致国内圆珠笔相关产业实际利润率受到严重影响。精细化程度的提升是一种必然，国内企业在参与世界市场竞争时，应注重技术层面的交流，逐步提升机械制造与加工的精细化程度。要在实践中提升科研能力，提升机械制造工艺与精密加工技术的精细化程度。

3 精密加工技术特点

精密加工技术具有较强的系统性，任何形式的现代机械制造工艺与精密加工技术都要依靠先进的科学知识。机械的精密加工不仅在机械制造上有较强的应用价值，在产品调研、设计及销售上都有相关应用。

4 精密加工技术革新的必要性

现代机械制造工艺与精密加工技术需要技术革新，随着经济全球化发展，要想使先进的机械制造与加工技术更具国际竞争力，现代机械制造工艺与精密加工技术就必须要进行技术革新。

5 精度补偿技术

5.1 主轴进给方向精加工精度补偿

在对缸体顶面进行精铣的过程中，机床的快速运转会导致温度快速升高，温度变化会造成数控机床主轴部件发生热变形，加速刀具的磨损，使夹具产生变形，这些都会对加工的精度造成不利影响，难以满足厂家较高的加工精度要求，在主轴进给方向只能达到±0.15 mm/500 mm的稳定加工精度。笔者经过多次的试验和研究，利用测头精度补偿技术，通过测头进给接触夹具上的测量基准块对坐标进行测量，并对测量信息进行记忆，再将其与理论坐标加以比较得到补偿信息数据，进行补偿修正，如图1。

图1 主轴进给方向精加工精度补偿Fig.1 Principal axis feed direction finishing precision compensation

此项补偿设计要求测头在执行测量记忆补偿量工序所用的时间与实际修正的加工时间之间的差值要控制在10 min以内，如果时间间隔过长会因为温差不均的问题而影响补偿量的准确性，补偿量的公差通常在0.4±0.2，否则测头会出现异常报警。

5.2 主轴进给方向台阶面半精与精加工精度补偿

在对缸盖底面进行精铣加工的过程中，利用测头对已经加工完成的底面进行检测，对主轴变形伸长和夹具在主轴上的变形引起的误差进行测量和修正，提高主轴进给方向的加工精度，保持良好的稳定性。应用测头精度补偿技术，消除变形误差，实现主轴方面的稳定加工精度。得到检测数据记忆后退回测头，再对半精加工进行二次检测，将测得的信息与加工理论坐标信息进行比对，得出误差数据进行补偿修正。采用精铣刀以第一次试切面作为基准面，加入补偿量对工件进行精铣，最终完成工件加工。

5.3 孔加工精度补偿

利用测头对加工后的内表面进行直接检测，既能对孔的位置进行准确控制，还可以对孔的直径误差进行检测。当孔直径超出预先设定的公差范围时，测头会发生异常报警。主轴变形和夹具的变形都会造成孔加工误差，使用测头精度补偿技术可以将其有效消除，还可以根据检测结果及时对刀具进行更换，保证加工精度。孔加工精度补偿的设计要求：孔径变化量的公差带范围为0.05±0.025，过高或过低都会引起测头异常报警。

5.4 多孔精加工精度补偿

在三轴有光栅尺的卧式数控机床加工中心上进行缸盖、缸体定位销孔的精加工，一般要求定位销孔最高达到±0.05 mm/500 mm的位置精度，但仅靠加工中心的光栅尺是不能将因彻底消除加工误差的。使用测头精度补偿技术首先要在被检测的基准块上沿X方向选定一个点，利用测头进给进行检测，测头记忆变量后退回。在被检测基准块沿Y方向选定一个点，利用测头进给进行检测，记忆变量后将测头退回。在进行销孔精加工时，根据理论坐标信息的对比结果得到补偿量，进行补偿修正。

6 结语

数控机床的应用使零部件的加工更加精细化，在加工效率、加工精度、加工质量方面都有了明显提高，降低了生产成本。数控机床的自动化系统实现了在线测量、自动化精度补偿，改变了传统的人工产品质量检测，有效降低了人工生产、加工、检测误差。

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Accuracy compensation technology in CNC machine tool machining

SU Xian-feng

(Heilongjiang Institute of Mechanical Science, Harbin 150001, China)

The compensation error can be accurately detected by the compensation element when the workpiece is machined by CNC machine tool. The use of precision compensation technology can effectively improve the accuracy of error detection, guarantee workpiece processing accuracy, and promote the development of processing and manufacturing industry. The technical characteristics, development direction, the necessity of technological innovation and precision compensation technology were discussed.

CNC machine tools; Machining; Precision compensation; Technology

2017-01-27

苏显峰(1972-)，男，本科，工程师。

TG659

A

1674-8646(2017)08-0072-02