數控機床誤差補償技術及其運用

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）

數控機床誤差補償技術及其運用

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）

要提高制造業的競爭力，就必須提高我國制造業的技術發展，滿足當代社會對制造業更高的制造精度、更高的產品質量以及更加智能的操作要求和發展方向。數控機床誤差補償技術是提高制造業數控機床加工精度的重要手段，減少在生產過程中的誤差產生，增加了生產效益，提高我國制造業的行業競爭能力。

數控機床；誤差補償；技術；運用

在當今的現代化社會，科技成為了社會發展的主要動力，機械也成為了工廠的主要工作力量。數控機床誤差補償技術在現代工廠技術是十分重要的，可以提高數控機床精度以及加工精度，創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。因此數控機床誤差補償技術對于現代工業的發展有著重要的作用。如今制造業對工廠有著更高的要求，就必須要用到更高精度的現代加工制造技術，來滿足對其精度、質量的要求。

1 數控機床誤差補償技術的現狀和前景

數控機床誤差補償技術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、建模和補償的技術研究。相對于國外較早地進行數控機床誤差補償技術并研究成熟投入到了生產當中，而我國的數控機床誤差補償技術大多依然還是停留在理論階段或是試驗階段。

2 數控機床誤差產生的主要原因

目前各個國家對數控機床誤差進行了多方向的研究。研究表明，對于數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。幾何誤差由機床設備和控制系統的誤差引起，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，機械運動中的轉動以及滑動造成機械構件的相互摩擦產生熱量、機械發動機產生能量而引起的熱量以及在機房機床運行環境中溫度上升都是熱變形的影響因素。對于機床的關鍵部位、機械的尺寸要求嚴格，而目前機械大多是金屬構成，金屬在溫度作用下可能發生膨脹和收縮，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控誤差中的一個主要誤差。

3 數控機床誤差補償技術的內容

（1）數控機床誤差前期數據收集。數控機床誤差補償技術主要包括測量、建模和補償技術。誤差的測量技術，主要是對于機床的各個數據參數進行測量，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的誤差造成，因此幾何誤差一般比較穩定，也比較好測量和收集。幾何誤差的補償分為兩種：①誤差補償是根據前期測量收集所得的數據得到幾何誤差的原始數據，然后根據建模所得的數學模型進行數學模擬來進行誤差補償；②誤差補償對于測量技術的要求更高更精確，通過高精度的測量技術以及大量測量點的數據為前提，對所有數據的綜合分析，利用數學上的插值法對于幾何誤差進行補償。

（3）熱誤差補償。無論是由發動機產生的熱量、構件發熱以及環境溫度對機床產生熱變形誤差，對數控技術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一般分為 3 個方面：①運用新型材料以及合理的機床設計，通過對新型材料的運用，降低溫度對于機床尺寸的影響，同時通過合理的設計，減小由于摩擦等產生熱量對于機床的影響；②對重要部位運用新型的熱執行裝置來改變傳統的機床裝置，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據模型，根據溫度影響構件的變形，在機床的關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。根據國內外的研究表明，對于刀具的切削力可以通過刀具主軸的轉動引起的電流變化測量，再通過數學模型對切削力的判斷計算，然后對機床進行補償。

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

［1］何偉銘，毛彥朋，甘屹，等.基于神經網絡的數控機床誤差補償研究［J］.信息技術，2014，（10）：44-47.

［2］賈英明.數控機床誤差補償關鍵技術及其應用研究［J］.時代農機, 2016，（2）：24- 25.

［3］姚映涵.數控機床誤差補償關鍵技術及其應用［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管理工藝研究工作。