數控機床誤差補償及其應用

王剡

摘要：隨著我國科學技術以及經濟社會的飛速發展，人們的生活品質逐漸提高，而機械制造業逐漸成為社會發展中必不可少的一部分。而數控機床的精密程度是機械制造業的重點項目，只有數控機床的精密程度進一步提高，我國的機械制造業才能隨之更進一步發展，從而為我國的經濟社會發展作出貢獻。數控機床誤差補償是其精密度提高的關鍵技術，將其研究并全面應用可以使得機械制造更加精密。本文將介紹數控機床的重要性，并且說明數控機床誤差補償的概念，分析數控機床誤差補償的關鍵技術并研究其應用，明確數控機床誤差補償對于機械制造業的意義。

關鍵詞：數控機床;誤差補償;應用

0 ?引言

在如今經濟飛速發展的現代化時代，機械制造業的涉及范圍愈發廣泛，其制造產品也在不斷創新提高。其中，機械制造業最主要的工具就是數控機床，它與傳統機床相比能夠節省人力資源，長時間減少制造成本，制造產品相對精度更高。如今的數控機床雖然有諸多優點，但是還有很大的上升空間，將其誤差減小就是其最大的改進步驟。經過長時間的實驗研究，研究人員發現數控機床誤差補償技術可以有效提高數控機床的機密程度，從而使得機械制造業利用更少的成本以及時間生產更加精密的儀器或者零件，從而在增強我國國民經濟的基礎上，促進我國的經濟社會快速發展。由此可見，數控機床的誤差補償技術的重要性，數控機床的誤差種類很多，誤差補償技術將會根據誤差建模技術進行精準反應機床的誤差位置所在并且反應出其誤差程度，進而利用誤差測量技術進行誤差分析，使得數控機床的精密程度有所提高。

1 ?數控機床的重要性

眾所周知，人們的日常生活離不開制造業，而制造業主要分為三類，其中包括輕紡工業，一般多制造食品、服裝、家具以及印刷等等;還包括資源加工工業，一般多為石油化工、醫藥制造業、塑料以及化學纖維等等;除此之外，制造業還包括機械、電子制造業，一般多制造交通運輸工具、電子通訊設備、機床以及機械設備等等。這三種制造業的比重相差不大，可以看出制造業的重要性以及其分布范圍之廣。而機械生產制造可以稱之為我國的國民經濟命脈，只談交通運輸工具以及電子通訊設備就足以見其地位，而數控機床就是機械制造的主要工具。由此可見，數控機床是機械制造業的核心也是其發展的重點，數控機床的精密程度直接影響到我國的機械制造水平，而將數控機床的精密程度提高一直是我國社會發展的重點研究項目之一。數控機床的精密程度代表著我國機械制造業的制造水平，由此可見數控機床的重要性。

2 ?數控機床誤差補償

2.1 數控機床誤差補償的概念

由于數控機床在我國機械制造業中占據著十分重要的地位，而提高數控機床的精密度又是其發展的重點，于是我國的研究人員都在為之努力。眾所周知，以目前世界的科研水平都無法使得數控機床的精密程度達到飽和，也就表明數控機床在現階段的技術幾乎不可能不存在誤差，而我們能做的就是盡力使數控機床的誤差減小，從而使得數控機床的誤差問題對機械制造的影響最小化。在這樣的不斷研究實驗中，研究人員將這一技術成為數控機床誤差補償技術。而數控機床誤差補償技術明確來說，就是利用先進的科學技術將數控機床的工作過程中可能會出現的問題或者誤差進行預測，進而檢測數控機床并進行分析，使其在使用過程中可以通過特定的硬件或者軟件進行修正，從而降低數控機床的誤差。這一技術的研究應用已經表明其有效程度，使得機械在利用數控機床進行制造時的誤差程度降低，進而提升所生產產品的精密程度，極大地帶動了我國的國民經濟，有利于我國經濟實力的增強。

2.2 誤差分析

誤差分析一直是研究實驗中比較關鍵的步驟，在數控機床誤差補償的整個操作中屬于基礎部分，為這一操作提供依據。只有首先將數控機床產生誤差的原因以及其程度進行分析了解，從而全方位地考慮數控機床可能出現誤差的各個環節，明白誤差的種類以及其性質，進而理清數控機床中不同誤差之間的聯系，才可以科學有效的研究出針對性的誤差補償措施，使得數控機床的精密程度全方位、大幅度提高。數控機床中主要由主軸、立柱、床身以及旋轉軸組成，它們在工作時可能會出現運動誤差、刀具磨損、熱變形、機床部件的幾何誤差以及夾具誤差等等不同種類的誤差，倘若數控機床的每一個小部件都存在較小的誤差，那么數控機床整體將會存在很大的誤差，用其生產出來的零件自然精密程度較低。

3 ?數控機床誤差補償的的關鍵技術

3.1 誤差建模技術

誤差建模技術屬于最為常用的誤差補償技術之一，同時這一技術也是對數控機床進行誤差補償的關鍵前提，誤差建模技術又包括誤差元素的建模以及誤差綜合建模。而數控機床在進行工作時，工件和刀具之間會產生相對位移，從而導致數控機床出現誤差，而誤差建模技術就是針對這一現象的誤差補償技術。誤差建模技術可以對工件以及刀具進行控制，從而把握工件以及刀具之間的相對位移，進行較為全面的控制并把握元素誤差，從而較為準確的反映出數控機床的誤差。由此可見，誤差建模技術研究的重點就是找出更有效的建模方法，從而通過所建立的模型準確、直觀地反應出機床存在的誤差，進而發揮了其重要作用。

3.2 誤差測量技術

除了誤差建模技術以外，誤差測量技術也屬于數控機床誤差補償的的關鍵技術之一，誤差測量的方法分為直接誤差測量以及間接誤差測量。直接誤差測量通過在機床的不同位置或者不同溫度的條件下，使用不同的激光測量儀器和專業機械對數控機床進行誤差測量，從而得出相應的誤差分析，進而使得數控機床誤差降低，提高其精密程度。從而測量開始到測量結束，可以看出這一方法雖然更加精確，但是其消耗時間很長，從而引起了比較嚴重的經濟損失。所以這一測量方法一般用于單項誤差測量的操作，使其發揮出最大作用而減少經濟損失的情況。間接誤差測量則是通過將誤差相關因素的指標進行測量，從而將測量得出的數據轉化成為數據模型，進而實現全面性分析研究數控機床的誤差，并且間接利用技術進行推論，使得數控機床的誤差分析更加精確。誤差測量技術其實就是使得數控機床的效率以及其精度的一個平衡支撐，能夠在保證精度的前提下，進一步提高數控機床的誤差測量技術的效率。事實上，將誤差測量技術中的直接誤差測量法與間接誤差測量法相結合，可以使得誤差測量的效率進一步提高，從而為制造企業降低研究的成本，進而提高其利潤，為我國的經濟發展作出貢獻。

4 ?數控機床誤差補償技術的應用

4.1 數控機床誤差補償技術在大型設備制造中的應用

由于數控機床的應用多數在機械制造業中，其發展領域也十分廣泛，其中較多的就是大型設備制造，而隨著社會的飛速發展，人們對于生活質量的要求逐步提高，自然對于使用的大型設備的要求相對提高。大型設備的精細要求程度不低于小型設備，并不是說大型設備的誤差程度可以因為其體積大而要求放低。事實上，對于大型設備的精密程度要求非常高，倘若設備中出現一點細微的誤差，也有可能導致設備的運行出現問題，甚至危及到操作人員的人身安全。使用數控機床誤差補償技術可以使得大型設備在制造過程中的精密程度提高，還可以間接保障操作人員的生命安全。由此可見，數控機床誤差補償技術的關鍵程度，將其應用于大型設備制造中可以廣泛提高我國的大型精密儀器的生產水平，進而為我國的機械制造提供助力，有利于我國的制造業發展，提升我國的國民經濟。

4.2 數控機床誤差補償技術中的自動檢測技術的應用

數控機床的誤差并不是都可以用肉眼觀察到的，而對于數控機床的誤差檢測應該利用先進技術，比如自動檢測技術，從而利用這一技術對數控機床進行全方位的檢測，不僅可以節省檢測的時間，還可以提高檢測水平。由此可見，數控機床的誤差補償技術在自動檢測技術方面的應用也很有必要。數控機床的誤差補償技術可以使得機床進行自動誤差檢測，從而判斷機床是否存在誤差、誤差具體存在的位置、誤差原因，甚至根據出現的誤差現象或者種類制定修補程序，使得數控機床在自動檢測時可以根據程序進行修補。數控機床的誤差補償技術可以使得自動檢測技術水平提高，幫助其多方面發展且應用，進而提高我國數控機床操作技術，為我國的制造業做出貢獻。

4.3 數控機床誤差補償關鍵技術在熱變形誤差檢測中的應用

數控機床的誤差類型中包括熱變形導致的誤差，尤其是機床主軸的熱變形。由于機床主軸在工作時會以一定速度進行轉動，而其轉動過程中會使得溫度上升，進而導致熱變形誤差出現，數控機床的精密程度將會受到此誤差的影響，降低生產效率，阻礙機械制造業的發展。但是，數控機床的誤差補償技術將會防止機床出現熱變形的誤差，工作人員可以首先利用相關軟件進行數據生成，之后將數據導入程序中進行編寫。在編寫的過程中，程序將會輸入由熱敏電阻傳送到溫度傳感器模擬輸入信號模塊的電流或者電壓值作為相應參數變量。在編寫完成后，整個程序在數控機床中形成溫度誤差補償。這一技術的應用使得熱變形誤差出現的情況減少，從而提高數控機床的精密度。

5 ?結束語

數控機床的誤差補償技術可以使得機床的誤差降低，從而使得利用數控機床制造的儀器或者零件等精密程度提高，進而保證我國制造業的穩定發展，為制造業的創新提供保障。數控機床的誤差種類有很多，但是最為常見的還是運動誤差，而誤差補償技術可以對進行檢測分析，從而幫助研究人員對數控機床進行修正，從而提高其工作效率。數控機床的誤差補償技術可以應用于大型設備制造、自動檢測以及熱變形誤差檢測等多個方面，由此可見數控機床的誤差補償技術的關鍵性以及數控機床對于機械制造業的重要性，數控機床的誤差減小可以使得機械制造業的生產制造節省時間以及成本，推動我國的制造業發展，進而提高我國的經濟實力，使我國發展成為制造強國。

參考文獻：

[1]李永橋，諶永祥，王彭結，等.數控機床誤差檢測及其軟件誤差補償技術研究[J].機械設計與制造，2010（11）.

[2]曹永潔，傅建中.數控機床誤差檢測及其誤差補償技術研究[J].制造技術與機床，2007（04）.

[3]劉又午，章青，王國鋒，等.數控機床誤差補償技術及應用發展動態及展望[J].制造技術與機床，1998（12）.

[4]范晉偉，宋貝貝，張曉峰.關于 TTTRR 型五軸數控機床通用幾何誤差補償關鍵技術研究[J].機械設計與制造（自然科學版），2012（10）.