數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)研究

李緒平

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高集成、高質(zhì)量、高精度已經(jīng)成為了未來機(jī)械行業(yè)主要的發(fā)展方向，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工的過程中，加工精度正逐漸成為對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和制作水平進(jìn)行提高的主要技術(shù)，為了對(duì)我國(guó)制作生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行提高，需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行提升，其中誤差補(bǔ)償技術(shù)就是一種對(duì)加工精度進(jìn)行提升的主要方法。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)誤差補(bǔ)償?shù)难芯壳闆r，對(duì)誤差補(bǔ)償過程中主要技術(shù)存在的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；誤差；補(bǔ)償

1.數(shù)控機(jī)床中的誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)闹饕夹g(shù)數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償是對(duì)加工精度進(jìn)行提高的主要措施，進(jìn)行誤差補(bǔ)償時(shí)，主要會(huì)使用到補(bǔ)償實(shí)施技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、建模技術(shù)。

1.1補(bǔ)償實(shí)施技術(shù)

進(jìn)行誤差測(cè)量和建模主要是為了進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在實(shí)際補(bǔ)償?shù)倪^程中，可以分為離線補(bǔ)償和實(shí)時(shí)補(bǔ)償兩個(gè)方面，其中離線補(bǔ)償指的是按照具體測(cè)量到的誤差對(duì)數(shù)控加工工序進(jìn)行調(diào)整，使數(shù)控機(jī)床根據(jù)新的加工工序進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

1.2測(cè)量技術(shù)

測(cè)量技術(shù)主要是為了確定機(jī)床的原始誤差參數(shù)，在進(jìn)行直接誤差測(cè)量時(shí)，主要使用激光干涉儀器、機(jī)械干涉儀器等對(duì)不同溫度、不同位置機(jī)床的誤差進(jìn)行測(cè)量，雖然對(duì)誤差進(jìn)行直接測(cè)量，精確度高，但是比較費(fèi)工，工作效率低，因此，多用來對(duì)單項(xiàng)誤差進(jìn)行測(cè)量，間接誤差主要是用來對(duì)誤差相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，然后使用誤差模型轉(zhuǎn)換成技術(shù)誤差。使用此方法進(jìn)行測(cè)量，效率比較高，多用來測(cè)量綜合誤差。

1.3誤差建模

誤差建模主要由誤差元素建模和誤差綜合建模構(gòu)成，其中，綜合誤差建模是根據(jù)加工過程中刀具和工件之間的相對(duì)位移表示運(yùn)動(dòng)模型，誤差建模是用來對(duì)更加有效的模型進(jìn)行尋找，將機(jī)床存在的誤差準(zhǔn)確的反映出來。

2.誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的步驟

數(shù)控機(jī)床操作中誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的執(zhí)行，必須遵循操作流程，體現(xiàn)補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)質(zhì)性，排除不良因素影響。

第一，檢測(cè)發(fā)生誤差的關(guān)鍵點(diǎn)，分析引發(fā)誤差的原因。明確各個(gè)誤差間的關(guān)系，通過熱變形思想，得出控制點(diǎn)，利用控制點(diǎn)補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床操作中的誤差點(diǎn)，迅速補(bǔ)償給誤差模型，便于及時(shí)處理機(jī)床制造的誤差。

第二，數(shù)控機(jī)床的設(shè)備位置決定制造精度，根據(jù)幾何關(guān)系確定設(shè)備位置，設(shè)備的最初位置影響整體誤差，采用模型的方式，實(shí)行綜合測(cè)量，模擬零件、刀具的準(zhǔn)確位置，規(guī)避誤差。

第三，數(shù)控機(jī)床實(shí)行建模時(shí)，需要明確分析誤差實(shí)質(zhì)，利用測(cè)量和評(píng)估的方式，分析誤差成因，得出誤差分量后，再借助建模表達(dá)誤差，確定各因素之間的影響關(guān)系，以函數(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。

第四，執(zhí)行誤差補(bǔ)償主要通過刀具移動(dòng)和部件控制，實(shí)現(xiàn)空間上的誤差轉(zhuǎn)化，盡量利用同水平逆方向的運(yùn)動(dòng)方式，既可以在反饋中實(shí)行中部斷裂，又可以在原點(diǎn)進(jìn)行平行移動(dòng)。

第五，構(gòu)建誤差補(bǔ)償系統(tǒng)后，借助評(píng)價(jià)、改進(jìn)的方式，規(guī)劃誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的效益性。

3.數(shù)控機(jī)床的誤差

在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的過程中，熱誤差、幾何誤差、切削力誤差是比較常見的誤差。

3.1熱誤差

由于對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的工序要求不同，工件和機(jī)床部件在溫度上會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，在熱脹冷縮的影響下.刀具和工件的運(yùn)行角度和路線會(huì)發(fā)生變化.影響了加工的精準(zhǔn)度。

3.2幾何誤差

幾何誤差主要是因?yàn)閵A具定位，機(jī)床傳動(dòng)、導(dǎo)向誤差等出現(xiàn)的誤差，幾何誤差主要是硬件誤差，因此只要誤差值在要求的精度范圍中，企業(yè)會(huì)持續(xù)對(duì)機(jī)床設(shè)備進(jìn)行使用。

3.3切削力誤差

切削力誤差主要是因?yàn)闄C(jī)床、刀具磨損等引起的誤差，會(huì)使生產(chǎn)過程中的慣性、傳送力、重力等造成影響，使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了受力變形的情況，對(duì)于這種誤差，可以使用機(jī)床設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控、更換零部件等人為方法對(duì)管理手段進(jìn)行調(diào)控。

4.誤差補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1直接補(bǔ)償法

進(jìn)行加工直接補(bǔ)償法指的是在實(shí)際的加工過程中，進(jìn)行細(xì)致全面的測(cè)量，將誤差點(diǎn)找出，使用差值的方法對(duì)各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的誤差數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后修正誤差，使用直接補(bǔ)償法時(shí)，需要保證誤差補(bǔ)償和誤差點(diǎn)坐標(biāo)體系的一致性，要保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，當(dāng)對(duì)補(bǔ)償?shù)木纫蟊容^高時(shí)，需要盡可能將誤差點(diǎn)位的具體位置找出來。

4.2合成誤差補(bǔ)償法

在進(jìn)行合成誤差補(bǔ)償時(shí)，是根據(jù)導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的單項(xiàng)因素，利用測(cè)量將原始誤差值得出，然后使用誤差進(jìn)行公式的合成，將補(bǔ)償點(diǎn)誤差反向數(shù)值的問題計(jì)算出來。

4.3誤差分解、合成補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

分解誤差、合成補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕歉鶕?jù)分析得到的誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)，得到數(shù)控機(jī)床中所有單項(xiàng)的誤差，然后利用合成誤差的方法，補(bǔ)償機(jī)床中的誤差，使用這種方法進(jìn)行測(cè)量，比較簡(jiǎn)單，只需要進(jìn)行一次測(cè)量就可以了解所有信息和數(shù)據(jù)，并評(píng)價(jià)機(jī)床的精準(zhǔn)度。

4.4反饋修正法

CNC控制方法通常是常用的傳感器網(wǎng)格全封閉或半封閉的編碼器反饋裝置。反饋誤差修正模型的計(jì)算量的增加錯(cuò)誤反饋系統(tǒng)中的基本流程，逆向流和控制的情況和數(shù)字控制系統(tǒng)誤差補(bǔ)償。主體的作用，這種補(bǔ)償方法的數(shù)控反饋系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)流，并且只能補(bǔ)償?shù)妮S向方向上的每個(gè)傳動(dòng)誤差，對(duì)于整體空間上的誤差是很難達(dá)到補(bǔ)償效果的。

4.5NC型誤差補(bǔ)償法

接口NC類型數(shù)控補(bǔ)償系統(tǒng)是預(yù)測(cè)模型誤差，數(shù)控插補(bǔ)過程，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。

4.6建模CAD預(yù)補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，通常是基于三維建模軟件對(duì)于建模元件和參數(shù)設(shè)置，刀具路徑設(shè)置，附加進(jìn)程的數(shù)據(jù)設(shè)置，并最終生成NC程序。CAD建模預(yù)補(bǔ)償是為了加工的零件建模過程，其基本思想機(jī)床的誤差數(shù)據(jù)分析和處理，最終建立誤差補(bǔ)償模型，并再誤差補(bǔ)償給定接口導(dǎo)入建模過程中，從而達(dá)到加工精度提升的目的。

5.結(jié)束語

目前來看，經(jīng)過多年的研究，數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)取得了比較大的發(fā)展，對(duì)誤差的控制和產(chǎn)生已經(jīng)進(jìn)入了不錯(cuò)的發(fā)展階段.但是，想要大規(guī)模的在生產(chǎn)過程中進(jìn)行應(yīng)用，還需要進(jìn)一步研究更加先進(jìn)的補(bǔ)償技術(shù)，在我國(guó)機(jī)床技術(shù)水平提升方面具有重要意義。

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