簡述數控機床誤差補償技術及研究現狀

全洪兵

摘要：

數控機床是數字控制機床的簡稱，是將數字技術和機床生產結合在一起的新型數字生產技術。操作者在生產零件時將所要生產的零件的各項數據輸入進控制系統，就可以生產出極為復雜精密的工業零件，是機床工業生產中高尖端技術。但數控機床也存在其自身的缺陷，其中最為明顯的就是在生產時會產生較為明顯的誤差，特別是在精細零件的生產中，一點點的誤差就會影響零件的使用效果，嚴重時會使零件無法使用，使生產的零件報廢，從而產生不必要的資源浪費和成本消耗。本文通過對數控機床幾種常見的誤差和解決方法進行分析，探討數控機床誤差補償技術的研究進展。

關鍵詞：區域經濟發展；人力資源；關系研究

【中圖分類號】TG659

數控機床是現代車床生產技術中的高科技生產技術，對數控機床的誤差研究，主要分為三種，即幾何誤差、熱誤差、切削力誤差。這三種誤差的產生原因各不相同，因此，在對這些誤差進行補償時，也需要選擇相應的方法。補償誤差的方法主要有兩種，一是對誤差進行預防，即誤差預防法，另一種是對誤差產生的條件和結果進行預測，在誤差可能出現的范圍內將誤差值調整過來。兩種方法都可以有效的消除和彌補數控機床生產時產生的誤差，并在機床上做出精細度更高的精密儀器。隨著數控機床的廣泛使用，生產誤差的發現和補償的實踐也越來越多，誤差補償技術迅速的發展和應用。

一、數控機床誤差的類別和產生原因

1.1幾何誤差的產生

幾何誤差的產生是機床在生產中所產生的硬件誤差，有因機床的原始制造而產生的誤差，是指機床生產時，由于各部分的零件質量和位置的不同而產生的誤差；機床控制體統產生的誤差，主要包括機床的輪廓跟隨誤差、數控插補算法誤差等；機床的震動產生的誤差，在機床設備進行生產時，機床和使用的道具都會產生一定的震動，這種震動會使生產出的零件產生表面質量問題或形狀差異。

1.2熱誤差的產生

熱誤差在數控機床進行冷熱不均的零件生產時出現，這時機床生產的每個生產環節都會產生工序及要求的改變，這些改變對機床生產中的零件的溫度帶來較大的變化，熱脹冷縮的物理原理會使出現溫度變化的加工零件的形狀產生差別，對機床生產中的刀具和工件也產生一定的影響。這時，機床生產的既定路線和運動角度就會產生變化。最后使加工出的零件與預定數據產生較大的差別。

1.3切削力誤差的產生

切削力誤差產生于機床生產中，產生切削力誤差的條件是機床生產的刀具磨損、機床導軌自身的誤差、工件裝夾的誤差等。這些問題都會直接導致生產過程中的主要傳動力、夾緊力等力道發生改變，進而產生切削力誤差。切削力誤差是工件生產中出現比較普遍的誤差，對機床生產的零件的影響不大，補償操作也比較簡易。

二、三種誤差的補償方法

2.1幾何誤差的補償方法

根據誤差產生的原因及類型的不同，也可將誤差補償的方法分為兩大種類，第一種是通過誤差合成公式將誤差進行計算的單向的誤差合成補償法，第二種是以通過預測誤差的數值直接進行誤差補償的誤差直接補償法。單向誤差合成補償法的具體操作是先通過直接測量法對機床生產時的各部分的原始誤差值進行測量，得出單項原始誤差值，再通過公式計算，得出機床生產時出現的總誤差并對其進行誤差補償。而誤差直接補償法則是要求生產操作人員在生產中能夠時刻注意，并且能夠準確的測量機床在生產時所產生的矢量誤差，進而對每項誤差進行分別補償。單項誤差合成補償法無法根據得出的數值進行計算，只能通過觀察和坐標關系進行誤差補償數值的確定，是一種精準度要求十分高的誤差補償方法。

2.2熱誤差的補償方法

一般通過幾種方法進行熱誤差的補償：首先是對機床的設計和機床制造的材料進行改進，這種方法需要相關研究經過較長的時間才能做到，無法對現在的生產中產生的誤差進行有效的補償；其次，是對機床產生熱誤差的部位進行熱執行裝置的安裝和使用，使機床在生產時，能夠減少熱度變化，從而減少熱誤差；最后，在進行機床生產時，對機床熱度的分布和熱變形之間的聯系進行數學建模和分析，將建模后的相關數據輸入進控制系統，按照數據對裝置進行誤差補償，從而減少熱誤差。

2.3切削力誤差補償的方法

切削力的誤差會直接作用在刀具和加工的工件上，使兩者的幾何形狀和運動路線發生改變，嚴重時或長時間的使用不作糾正，則會使機床的主軸乃至整個機床產生變形。切削力誤差的最好的補償方法是通過對切削力進行直接測量，并對誤差的數值直接在制作數值中進行糾正。該方法是一種最為經濟簡單的誤差補償方法。

綜上所述，數控機床在生產中產生誤差是必然現象，無論多么高級的機床設備，都會在生產中產生誤差。因此，在生產前和生產中對誤差進行補償，是解決數控機床產生誤差的唯一辦法。目前的誤差補償方法能夠有效的改善機床生產中的誤差，對機床生產并為造成嚴重的影響。

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