提高数控机床加工精度误差补偿研究

　　在现代制造业中，数控机床以其加工柔性好、加工效率高、加工精度高等优点得到了广泛的普及和应用。在数控机床的各项性能指标中，加工精度是最重要的指标，是机械制造业发展水平的重要体现，也是衡量技术水平和工业生产水平的重要指标之一。

　　一、机械加工误差概述

　　一般来说，影响数控机床加工精度的因素主要有加工系统误差和随机误差。具体包括：①机床设备是机械制造的产物，必然会产生原始的制造误差;②数控机床依靠数控系统实现加工的自动化操作，因此数控系统的误差也会影响最终的加工精度;③ 切削加工会产生热量，这种热会使刀具产生一定程度的热变形，从而产生误差;④机械切削加工会产生切削力。切削力也会使工件、刀具、夹具甚至机床本身产生一定程度的变形，这自然会带来误差;⑤现代数控机床一般集成了检测系统，但检测系统本身也可能存在误差;⑥机床振动时误差的影响正在工作;⑦由于加工环境和操作条件的变化而引起的错误;最后是其他错误。在分析确定了可能引起机床加工误差的因素后，主要采取以下两种措施来提高加工精度：①通过改进设计，尽可能消除误差源，机床制造装配水平的提高和加工环境的改善采用高刚度机床主轴、提高机床滚珠丝杠的制造精度、机床导轨误差最小化、机床预热等措施都能有效地防止误差的发生;②分析了机床主轴的高刚度、高刚度、高刚度、高刚度、高刚度、高刚度的机床主轴对现有的加工误差形式，建立误差补偿模型，并通过人工添加新的误差来达到补偿原始误差的效果，进而实现机床加工精度的软提升。

　　二、误差补偿法

　　在实际加工过程中，如果发现数控加工精度降低，必然是一种误差。此时，可以采用误差补偿法对存在的误差进行补偿，以达到消除和调节误差的目的。与传统机床不同，数控机床的加工过程是通过程序控制来实现的，即加工过程是自动化的，因此在进行误差补偿时，还必须完善数控系统和加工程序。首先要确定误差的来源和形式，然后有针对性地应用误差补偿方法。减少原有误差的实质是人为地减少或消除新的误差。在这个过程中，需要通过分析、统计和归纳，掌握原始误差的特点和规律，进一步保证所构建的误差补偿模型与原误差反向相等，从而达到误差补偿的目的。

　　(1)切削力误差分量的识别。切削力由刀具零件决定，通过数学模型计算参数。建立数学模型后，可以及时识别和处理问题。另外，在机械加工过程中，振幅过大也会影响最终的加工精度，通过观察模型的额定参数，可以科学地得出最终的调整方案，将加工过程中的噪声和振动控制在可接受的范围内，从而最大限度地影响数控加工过程。

　　(2)错误识别。在数控加工误差补偿中，首先要做的就是对误差进行辨识，辨识的精度将直接影响误差补偿的精度。错误识别是一项复杂而耗时的任务。国内外许多学者进行了相关研究，提出了许多误差识别方法，但一般来说，这些方法可归纳为以下三类：单误差直接测量综合误差测量和间接测量。

　　(3)误差补偿技术。根据误差补偿的过程和原理，加工误差补偿技术可进一步分为三类：①静态补偿法。这种方法是预先设定误差补偿值，然后按设定值进行补偿，明显存在较大缺陷;②实时误差补偿法。该方法是基于硬件系统的检测和反馈进行补偿。它能根据反馈给补偿系统的信息实时调整补偿值，有效地提高了加工精度。缺点是不能补偿所有的误差元素;③综合动态补偿法。这是在实时误差补偿方法的基础上开发的，可以根据工作条件、环境条件和空间位置的变化动态调整补偿量，实现对各种误差的综合补偿。对刀仪