數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償及其應(yīng)用

王剡

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，人們的生活品質(zhì)逐漸提高，而機(jī)械制造業(yè)逐漸成為社會發(fā)展中必不可少的一部分。而數(shù)控機(jī)床的精密程度是機(jī)械制造業(yè)的重點項目，只有數(shù)控機(jī)床的精密程度進(jìn)一步提高，我國的機(jī)械制造業(yè)才能隨之更進(jìn)一步發(fā)展，從而為我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出貢獻(xiàn)。數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償是其精密度提高的關(guān)鍵技術(shù)，將其研究并全面應(yīng)用可以使得機(jī)械制造更加精密。本文將介紹數(shù)控機(jī)床的重要性，并且說明數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)母拍?，分析?shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)并研究其應(yīng)用，明確數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償對于機(jī)械制造業(yè)的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;誤差補(bǔ)償;應(yīng)用

0 ?引言

在如今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的現(xiàn)代化時代，機(jī)械制造業(yè)的涉及范圍愈發(fā)廣泛，其制造產(chǎn)品也在不斷創(chuàng)新提高。其中，機(jī)械制造業(yè)最主要的工具就是數(shù)控機(jī)床，它與傳統(tǒng)機(jī)床相比能夠節(jié)省人力資源，長時間減少制造成本，制造產(chǎn)品相對精度更高。如今的數(shù)控機(jī)床雖然有諸多優(yōu)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(jìn)步驟。經(jīng)過長時間的實驗研究，研究人員發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)可以有效提高數(shù)控機(jī)床的機(jī)密程度，從而使得機(jī)械制造業(yè)利用更少的成本以及時間生產(chǎn)更加精密的儀器或者零件，從而在增強(qiáng)我國國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展。由此可見，數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)的重要性，數(shù)控機(jī)床的誤差種類很多，誤差補(bǔ)償技術(shù)將會根據(jù)誤差建模技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)反應(yīng)機(jī)床的誤差位置所在并且反應(yīng)出其誤差程度，進(jìn)而利用誤差測量技術(shù)進(jìn)行誤差分析，使得數(shù)控機(jī)床的精密程度有所提高。

1 ?數(shù)控機(jī)床的重要性

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

2 ?數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償

2.1 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)母拍?/p>

由于數(shù)控機(jī)床在我國機(jī)械制造業(yè)中占據(jù)著十分重要的地位，而提高數(shù)控機(jī)床的精密度又是其發(fā)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(shù)控機(jī)床的精密程度達(dá)到飽和，也就表明數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)階段的技術(shù)幾乎不可能不存在誤差，而我們能做的就是盡力使數(shù)控機(jī)床的誤差減小，從而使得數(shù)控機(jī)床的誤差問題對機(jī)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(shù)成為數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)。而數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)明確來說，就是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)將數(shù)控機(jī)床的工作過程中可能會出現(xiàn)的問題或者誤差進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而檢測數(shù)控機(jī)床并進(jìn)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(jìn)行修正，從而降低數(shù)控機(jī)床的誤差。這一技術(shù)的研究應(yīng)用已經(jīng)表明其有效程度，使得機(jī)械在利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行制造時的誤差程度降低，進(jìn)而提升所生產(chǎn)產(chǎn)品的精密程度，極大地帶動了我國的國民經(jīng)濟(jì)，有利于我國經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)。

2.2 誤差分析

誤差分析一直是研究實驗中比較關(guān)鍵的步驟，在數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)恼麄€操作中屬于基礎(chǔ)部分，為這一操作提供依據(jù)。只有首先將數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的原因以及其程度進(jìn)行分析了解，從而全方位地考慮數(shù)控機(jī)床可能出現(xiàn)誤差的各個環(huán)節(jié)，明白誤差的種類以及其性質(zhì)，進(jìn)而理清數(shù)控機(jī)床中不同誤差之間的聯(lián)系，才可以科學(xué)有效的研究出針對性的誤差補(bǔ)償措施，使得數(shù)控機(jī)床的精密程度全方位、大幅度提高。數(shù)控機(jī)床中主要由主軸、立柱、床身以及旋轉(zhuǎn)軸組成，它們在工作時可能會出現(xiàn)運動誤差、刀具磨損、熱變形、機(jī)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(shù)控機(jī)床的每一個小部件都存在較小的誤差，那么數(shù)控機(jī)床整體將會存在很大的誤差，用其生產(chǎn)出來的零件自然精密程度較低。

3 ?數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)牡年P(guān)鍵技術(shù)

3.1 誤差建模技術(shù)

誤差建模技術(shù)屬于最為常用的誤差補(bǔ)償技術(shù)之一，同時這一技術(shù)也是對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵前提，誤差建模技術(shù)又包括誤差元素的建模以及誤差綜合建模。而數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行工作時，工件和刀具之間會產(chǎn)生相對位移，從而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)誤差，而誤差建模技術(shù)就是針對這一現(xiàn)象的誤差補(bǔ)償技術(shù)。誤差建模技術(shù)可以對工件以及刀具進(jìn)行控制，從而把握工件以及刀具之間的相對位移，進(jìn)行較為全面的控制并把握元素誤差，從而較為準(zhǔn)確的反映出數(shù)控機(jī)床的誤差。由此可見，誤差建模技術(shù)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(zhǔn)確、直觀地反應(yīng)出機(jī)床存在的誤差，進(jìn)而發(fā)揮了其重要作用。

3.2 誤差測量技術(shù)

除了誤差建模技術(shù)以外，誤差測量技術(shù)也屬于數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)牡年P(guān)鍵技術(shù)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(jī)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(yè)機(jī)械對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行誤差測量，從而得出相應(yīng)的誤差分析，進(jìn)而使得數(shù)控機(jī)床誤差降低，提高其精密程度。從而測量開始到測量結(jié)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(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(fā)揮出最大作用而減少經(jīng)濟(jì)損失的情況。間接誤差測量則是通過將誤差相關(guān)因素的指標(biāo)進(jìn)行測量，從而將測量得出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而實現(xiàn)全面性分析研究數(shù)控機(jī)床的誤差，并且間接利用技術(shù)進(jìn)行推論，使得數(shù)控機(jī)床的誤差分析更加精確。誤差測量技術(shù)其實就是使得數(shù)控機(jī)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(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的誤差測量技術(shù)的效率。事實上，將誤差測量技術(shù)中的直接誤差測量法與間接誤差測量法相結(jié)合，可以使得誤差測量的效率進(jìn)一步提高，從而為制造企業(yè)降低研究的成本，進(jìn)而提高其利潤，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

4 ?數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

4.1 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)在大型設(shè)備制造中的應(yīng)用

由于數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用多數(shù)在機(jī)械制造業(yè)中，其發(fā)展領(lǐng)域也十分廣泛，其中較多的就是大型設(shè)備制造，而隨著社會的飛速發(fā)展，人們對于生活質(zhì)量的要求逐步提高，自然對于使用的大型設(shè)備的要求相對提高。大型設(shè)備的精細(xì)要求程度不低于小型設(shè)備，并不是說大型設(shè)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(shè)備的精密程度要求非常高，倘若設(shè)備中出現(xiàn)一點細(xì)微的誤差，也有可能導(dǎo)致設(shè)備的運行出現(xiàn)問題，甚至危及到操作人員的人身安全。使用數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)可以使得大型設(shè)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(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的關(guān)鍵程度，將其應(yīng)用于大型設(shè)備制造中可以廣泛提高我國的大型精密儀器的生產(chǎn)水平，進(jìn)而為我國的機(jī)械制造提供助力，有利于我國的制造業(yè)發(fā)展，提升我國的國民經(jīng)濟(jì)。

4.2 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)中的自動檢測技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的誤差并不是都可以用肉眼觀察到的，而對于數(shù)控機(jī)床的誤差檢測應(yīng)該利用先進(jìn)技術(shù)，比如自動檢測技術(shù)，從而利用這一技術(shù)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行全方位的檢測，不僅可以節(jié)省檢測的時間，還可以提高檢測水平。由此可見，數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)在自動檢測技術(shù)方面的應(yīng)用也很有必要。數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)可以使得機(jī)床進(jìn)行自動誤差檢測，從而判斷機(jī)床是否存在誤差、誤差具體存在的位置、誤差原因，甚至根據(jù)出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象或者種類制定修補(bǔ)程序，使得數(shù)控機(jī)床在自動檢測時可以根據(jù)程序進(jìn)行修補(bǔ)。數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)可以使得自動檢測技術(shù)水平提高，幫助其多方面發(fā)展且應(yīng)用，進(jìn)而提高我國數(shù)控機(jī)床操作技術(shù)，為我國的制造業(yè)做出貢獻(xiàn)。

4.3 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)在熱變形誤差檢測中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的誤差類型中包括熱變形導(dǎo)致的誤差，尤其是機(jī)床主軸的熱變形。由于機(jī)床主軸在工作時會以一定速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動，而其轉(zhuǎn)動過程中會使得溫度上升，進(jìn)而導(dǎo)致熱變形誤差出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的精密程度將會受到此誤差的影響，降低生產(chǎn)效率，阻礙機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。但是，數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)將會防止機(jī)床出現(xiàn)熱變形的誤差，工作人員可以首先利用相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)生成，之后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入程序中進(jìn)行編寫。在編寫的過程中，程序?qū)斎胗蔁崦綦娮鑲魉偷綔囟葌鞲衅髂M輸入信號模塊的電流或者電壓值作為相應(yīng)參數(shù)變量。在編寫完成后，整個程序在數(shù)控機(jī)床中形成溫度誤差補(bǔ)償。這一技術(shù)的應(yīng)用使得熱變形誤差出現(xiàn)的情況減少，從而提高數(shù)控機(jī)床的精密度。

5 ?結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)可以使得機(jī)床的誤差降低，從而使得利用數(shù)控機(jī)床制造的儀器或者零件等精密程度提高，進(jìn)而保證我國制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，為制造業(yè)的創(chuàng)新提供保障。數(shù)控機(jī)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(bǔ)償技術(shù)可以對進(jìn)行檢測分析，從而幫助研究人員對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行修正，從而提高其工作效率。數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)可以應(yīng)用于大型設(shè)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(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償技術(shù)的關(guān)鍵性以及數(shù)控機(jī)床對于機(jī)械制造業(yè)的重要性，數(shù)控機(jī)床的誤差減小可以使得機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)制造節(jié)省時間以及成本，推動我國的制造業(yè)發(fā)展，進(jìn)而提高我國的經(jīng)濟(jì)實力，使我國發(fā)展成為制造強(qiáng)國。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永橋，諶永祥，王彭結(jié)，等.數(shù)控機(jī)床誤差檢測及其軟件誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2010（11）.

[2]曹永潔，傅建中.數(shù)控機(jī)床誤差檢測及其誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2007（04）.

[3]劉又午，章青，王國鋒，等.數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展動態(tài)及展望[J].制造技術(shù)與機(jī)床，1998（12）.

[4]范晉偉，宋貝貝，張曉峰.關(guān)于 TTTRR 型五軸數(shù)控機(jī)床通用幾何誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計與制造（自然科學(xué)版），2012（10）.