數(shù)控機床誤差補償技術(shù)及其運用

唐寧寧

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾 161000）

數(shù)控機床誤差補償技術(shù)及其運用

唐寧寧

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾 161000）

要提高制造業(yè)的競爭力，就必須提高我國制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展，滿足當代社會對制造業(yè)更高的制造精度、更高的產(chǎn)品質(zhì)量以及更加智能的操作要求和發(fā)展方向。數(shù)控機床誤差補償技術(shù)是提高制造業(yè)數(shù)控機床加工精度的重要手段，減少在生產(chǎn)過程中的誤差產(chǎn)生，增加了生產(chǎn)效益，提高我國制造業(yè)的行業(yè)競爭能力。

數(shù)控機床；誤差補償；技術(shù)；運用

在當今的現(xiàn)代化社會，科技成為了社會發(fā)展的主要動力，機械也成為了工廠的主要工作力量。數(shù)控機床誤差補償技術(shù)在現(xiàn)代工廠技術(shù)是十分重要的，可以提高數(shù)控機床精度以及加工精度，創(chuàng)造更大的效益以及減少不必要的損失，提高工廠制造的效率。因此數(shù)控機床誤差補償技術(shù)對于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。如今制造業(yè)對工廠有著更高的要求，就必須要用到更高精度的現(xiàn)代加工制造技術(shù)，來滿足對其精度、質(zhì)量的要求。

1 數(shù)控機床誤差補償技術(shù)的現(xiàn)狀和前景

數(shù)控機床誤差補償技術(shù)是針對工廠中機床各類變形而導致機床精度下降的問題。對于機床變形的解決方法最開始是在歐洲進行，在 20 世紀，美國、日本等國家開始研究機床的誤差模擬和誤差補償，并開始投入工廠使用。我國在 20 世紀后期，各個高校也開始投入對機床誤差的檢測、建模和補償?shù)募夹g(shù)研究。相對于國外較早地進行數(shù)控機床誤差補償技術(shù)并研究成熟投入到了生產(chǎn)當中，而我國的數(shù)控機床誤差補償技術(shù)大多依然還是停留在理論階段或是試驗階段。

2 數(shù)控機床誤差產(chǎn)生的主要原因

目前各個國家對數(shù)控機床誤差進行了多方向的研究。研究表明，對于數(shù)控機床的誤差主要包括幾何誤差、熱誤差以及切削誤差等，其他的誤差只占了誤差中很小的一個部分，這三類誤差才是主要的影響因素。

（1）幾何誤差。幾何誤差由機床設(shè)備和控制系統(tǒng)的誤差引起，主要包括：機床的原始制造誤差、機床的控制系統(tǒng)誤差、機床熱變形誤差、切削負荷引起的變形誤差、機床的震動誤差、檢測系統(tǒng)的測試誤差、外界干擾誤差以及其他誤差。

（2）熱誤差。由熱量引起機床變形是數(shù)控機床誤差中熱誤差的主要原因。目前機床大多是由機械組成，機床也是通過機械運動進行工作，機械運動中的轉(zhuǎn)動以及滑動造成機械構(gòu)件的相互摩擦產(chǎn)生熱量、機械發(fā)動機產(chǎn)生能量而引起的熱量以及在機房機床運行環(huán)境中溫度上升都是熱變形的影響因素。對于機床的關(guān)鍵部位、機械的尺寸要求嚴格，而目前機械大多是金屬構(gòu)成，金屬在溫度作用下可能發(fā)生膨脹和收縮，導致誤差。

（3）切削力誤差。對于需要進行切削加工的機器，由于切削時在機床道具和材料之間的相互作用力可能導致刀具的變形。在我國現(xiàn)在大力推廣工廠機械化和智能化，機械的使用范圍越來越廣，對于硬度較強的材料進行加工的機床，其中的切削力誤差也是數(shù)控誤差中的一個主要誤差。

3 數(shù)控機床誤差補償技術(shù)的內(nèi)容

（1）數(shù)控機床誤差前期數(shù)據(jù)收集。數(shù)控機床誤差補償技術(shù)主要包括測量、建模和補償技術(shù)。誤差的測量技術(shù)，主要是對于機床的各個數(shù)據(jù)參數(shù)進行測量，一般通過機械測量或激光等光學儀器進行測量，但測量中也可能產(chǎn)生誤差，因此需要建立一個測量誤差的計算模型來進行修正。誤差建模主要針對誤差的因素以及誤差的計算機制，產(chǎn)生誤差的因素復雜，同時每個因素對于誤差的影響力也不同，因此需要建立誤差的數(shù)學模型。

（2）幾何誤差補償。幾何誤差一般是由機床以及操作系統(tǒng)的誤差造成，因此幾何誤差一般比較穩(wěn)定，也比較好測量和收集。幾何誤差的補償分為兩種：①誤差補償是根據(jù)前期測量收集所得的數(shù)據(jù)得到幾何誤差的原始數(shù)據(jù)，然后根據(jù)建模所得的數(shù)學模型進行數(shù)學模擬來進行誤差補償；②誤差補償對于測量技術(shù)的要求更高更精確，通過高精度的測量技術(shù)以及大量測量點的數(shù)據(jù)為前提，對所有數(shù)據(jù)的綜合分析，利用數(shù)學上的插值法對于幾何誤差進行補償。

（3）熱誤差補償。無論是由發(fā)動機產(chǎn)生的熱量、構(gòu)件發(fā)熱以及環(huán)境溫度對機床產(chǎn)生熱變形誤差，對數(shù)控技術(shù)高精度的要求就需要降低機床的熱變形。目前對于熱誤差補償技術(shù)一般分為 3 個方面：①運用新型材料以及合理的機床設(shè)計，通過對新型材料的運用，降低溫度對于機床尺寸的影響，同時通過合理的設(shè)計，減小由于摩擦等產(chǎn)生熱量對于機床的影響；②對重要部位運用新型的熱執(zhí)行裝置來改變傳統(tǒng)的機床裝置，提高機床對溫度的自我修復能力；③建立在機床以及溫度之間的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)溫度影響構(gòu)件的變形，在機床的關(guān)鍵部位進行熱敏感測量，進行溫度的測量，在溫度達到變形的臨近值時對機床進行補償修正。

（4）切削力誤差補償。對于工廠中機械化的廣泛運用，高強度的材料加工也在逐漸加強。由于切削力主要作用在機床的刀具上，高強度的材料加工對刀具的作用力巨大，引起刀具的變形也可能引起整個機床的誤差。根據(jù)國內(nèi)外的研究表明，對于刀具的切削力可以通過刀具主軸的轉(zhuǎn)動引起的電流變化測量，再通過數(shù)學模型對切削力的判斷計算，然后對機床進行補償。

現(xiàn)代制造業(yè)對于工廠數(shù)控機床有高效率、高精度、高穩(wěn)定性的高要求，但是數(shù)控機床誤差導致機床的效率精度以及穩(wěn)定性的降低，因此數(shù)控機床誤差補償技術(shù)對于建設(shè)未來數(shù)字化、智能化工廠有巨大的作用，重視數(shù)控機床誤差補償技術(shù)必定會為我國的制造業(yè)帶來巨大的提升。

［1］何偉銘，毛彥朋，甘屹，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機床誤差補償研究［J］.信息技術(shù)，2014，（10）：44-47.

［2］賈英明.數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］.時代農(nóng)機, 2016，（2）：24- 25.

［3］姚映涵.數(shù)控機床誤差補償關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用［J］.科技傳播，2015，（19）：90-90，78.

CNC Machine Tool Error Compensation Technology and Its Application

TANG Ning-ning
（Qigihar No.2 Machine Tool（G roup） Co.，L td.，Qigihar，H eilongjiang 161000，China）

To improve the competitiveness of the manufacturing industry，it should improve the technical development of China's manufacturing industry to meet the high precision of manufacturing in contemporary society，the high quality of products and the requirements ofmore intelligent operation and development direction.Error compensation technology for NC machine tool is an important means to improve the machining precision of NC machine tool manufacturing industry.Reducing errors in the production process and increasing production efficiency can improve the competitiveness of China's manufacturing industry.

CNC machine tools；error compensation；technology；application

TG659

A

2095-980X（2016）12-0014-01

2016- 11-07

唐寧寧（1982 -），大學本科，工程師，主要從事機械制造技術(shù)管理工藝研究工作。