数控机床误差补偿技术探究

王婵

摘 要：随着科学技术的不断发展，高集成，高质量，高精度已经成为了未来机械行业主要发展的方向，在进行数控机床加工的过程中，加工精度正在随着国际竞争力和制作水平的提升而不断的提升，为了对我国制作生产的竞争力进行有效的提高，需要对数控机床的加工精度进行提升，其中误差补偿技术就是一种对加工精度进行提升的主要方法。本文根据国内外对误差补偿的研究情况，对误差补偿过程中主要技术存在的问题进行分析。

关键词：数控机床；误差；补偿

引言：数控起床误差的产生原因有很多方面，导致的后果就会让加工的精度没有办法得到保障。因此，在数控机床的发展过程中为了能够保证能够明确误差出现的原因，就要在这个基础上确定相应的误差补偿方式。以产生误差的原因为主要的依据，在这种误差的主要分为几何误差，热误差以及切削力误差几大类，但是因为起因不同，每一种误差的补偿方式都不一样，现实中应注意区分。

1.数控机床中的误差补偿关键技术

数控机床误差补偿的主要技术数控机床的误差补偿是对加工精度进行提高的主要措施，进行误差补偿的时候，需要使用到补偿实施技术，测量技术，建模技术。

1.1补偿实施技术

进行误差测量和建模主要就是为了能够进行误差补偿，在实际的补偿过程中，可以分为离线补偿和实时补偿两个方面，其中李先补偿就是按照具体测量到的误差对数控机床加工工序进行调整，让数控机床根据新的加工工序进行误差补偿。

1.2测量技术

测量技术主要就是为了能够确定机床的原始误差参数，在进行直接误差测量的时候，主要使用激光干涉器，机械干涉器等对不同温度，不同位置机床的误差进行测量，虽然对误差进行直接测量，精确度高，但是比较费工，工作效率也十分的低。因此，這些方式都比较适用于单项误差测量，间接误差主要是用来对误差相关指标进行测量，然后使用误差模型转换成技术误差，使用这样的方法进行测量，效率也十分的高，同时还能够用来测量综合误差。

1.3误差建模

误差建模主要就是有误差元素建模和误差综合建模构成的，其中，综合误差建模是根据加工过程中刀具和工件之间的相对位移表示运动模型，误差建模是用来对更加有效的模型进行寻找，将机床存在的误差准确的反映出来。

2.误差补偿关键技术的步骤

数控机床操作中误差补偿关键技术的执行，必须遵守操作流程，体现补偿技术的优质性，排除不良因素的影响。首先在检测发生误差的关键点，分析引发误差的原因。明确各个误差间的关系，通过热变形思想，得出控制点，利用控制点补偿数控机床操作中的误差点，迅速补偿给误差模型，便于能够有效的处理机场制造的误差。然后就是数控机床的设备位置决定制造的精准度，根据几何关系确定设备位置，设备最初位置影响整体误差，采用模型的方式，实行综合测量，模拟零件，刀具的准确位置，规避误差。第三就是数控机床在实行建模的时候，需要明确分析误差实质，利用测量和评估的方式，分析误差成因，得出误差分量后，在借助建模表达误差，确定各因素之间的影响关系，以函数为基础，实现误差补偿。第四，执行误差补偿主要通过刀具移动和部件控制，实现空间上的误差转化，尽量利用同水平你逆方向的运动方式，这样能够反馈实行中部断裂的情况，同时还能够在远点进行平行移动。最后就是构建误差补偿系统之后，借助评价改进的方式，规划误差补偿关键技术的效益。

3.数控机床的误差

在数控机床的生产过程中，热误差，几何误差，切削力误差是比较常见的误差。

3.1热误差

由于各个环节的工序要求有所区别，工件和机床部件在温度上就会出现明显的变化，在热胀冷缩的影响下，刀具和工件的运行角度和路线会发生变化，影响了加工的精准度。

3.2几何误差

几何误差主要是因为夹具定位，机床转动，导向误差等出现的误差，几何误差主要是硬件误差，因此只要误差值在要求的精度范围中，企业会持续对机床设备进行使用。

3.3切削力误差

切削力误差主要是因为机床，刀具磨损等引起的误差，会使生产过程中的惯性，传送力。重力等造成影响，导致整个系统出现了受力变形的现象，对于这种误差，可以使用机床设备的数据监控，更换零部件等人为方法对管理手段进行调控。

4.误差补偿技术的实现

4.1直接补偿法

进行加工直接补偿法指的是在实际的加工过程中，进行细致全面的测量，将误差点找出，使用差值的方法对各个补偿点的误差数进行计算，然后修正误差，使用直接补偿法时，需要保证误差补偿和误差点坐标体系的一致性，要保证测量的准确性，当对补偿的精度要求比较高时，需要尽可能将误差点位的具体位置找出来。

4.2合成误差补偿法

在进行合成误差补偿时，是根据导致误差出现的单项因素，利用测量将原始误差值得出，然后使用误差进行公式的合成，将补偿点误差反向数值的问题计算出来。

4.3误差分解、合成补偿法

分解误差、合成补偿的方法主要是根据分析得到的误差补偿数据，得到数控机床中所有单项的误差，然后利用合成误差的方法，补偿机床中的误差，使用这种方法进行测量，比较简单，只需要进行一次测量就可以了解所有信息和数据，并评价机床的精准度。

4.4反馈修正法

CNC控制方法通常是常用的传感器网格全封闭或半封闭的编码器反馈装置。反馈误差修正模型的计算量的增加错误反馈系统中的基本流程，逆向流和控制的情况和数字控制系统误差补偿。主体的作用，这种补偿方法的数控反馈系统中，需要实时反馈系统流，并且只能补偿的轴向方向上的每个传动误差，对于整体空间上的误差是很难达到补偿效果的。

4.5建模CAD预补偿的方法

数控机床工作时，通常是基于三维建模软件对于建模元件和参数设置，刀具路径设置，附加进程的数据设置，并最终生成NC程序。CAD建模预补偿是为了加工的零件建模过程，其基本思想机床的误差数据分析和处理，最终建立误差补偿模型，并再误差补偿给定接口导入建模过程中，从而达到加工精度提升的目的。

5.数控加工误差补偿实例

实际的算例是对加工前后程序进行对比分析：在补偿过程中，程序A中的x、y、z值为刀具中心点的坐标值，而通过误差模型计算出的误差补偿量为切削点的误差补偿量值。由于刀具的切削点是变化的，不容易找到这个点，并且由于刀具的刀心点与刀具的切削点非常接近，而假设两点的误差值近似相等，所以即可以通过模型计算出的切削点误差补偿值作为刀具中心点的误差补偿量值进行计算。依此类推，循环运行到程序结束为止，生成补偿后的加工程序B。

结束语：数控加工误差补偿是通过对点的坐标数值进行修改来补偿误差达到提高精度。在线检测模块自动生成检测程序，CADC/AM软件自动生成NC文件，误差补偿模块计算误差数值和误差补偿，这些都是由计算机自动完成的，充分发挥了计算机强大的功能，不但提高了检测和加工的精度，而且缩短了误差补偿和数控加工的周期，提高了误差补偿和数控加工的效率。

参考文献：

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