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关于数控机床误差补偿技术的分析[摘要]随着机床向自动化方向的发展在机械制造行业以现代化技术为主的先进制造备中数控机床其作为一种稳定性强、效率高、精度高的自动化加工装备精度是其性能中最关键的一个方面。本文将从数控机床的误差分析、误差补偿分类、误差补偿的不足与难点及常用的误差补偿方法三个方面对数控机床误差补偿技术进行分析。[关键词]数控机床精度误差补偿中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）30-0148-01引言随着机床向自动化方向的发展以数控机床为主的现代化、自动化的加工装备越来越广泛的应用到机械制造行业。作为先进制造加工中的主要装备数控机床的精度对零件实现高精度加工及精密制造犹为关键同时也是衡量数控机床性能的一个重要的标志。数控机床的误差补偿技术就是不需要对机床的硬件结构进行拆改、调整在机床出现误差时能够实现自动的修正、修复其大大的减少了采用“硬技术”才能达到的精度水平所需的资金即可较为容易的实现提高机床的加工精度因此数控机床误差补偿技术是提高加工精度的一个很好方法。一、数控机床误差分析数控机床的误差大小是以加工工件质量来衡量。数控机床误差从运动学的角度看是指机床按照输入的操作指令经运转产生的实际运动与该操作指令所预期产生的运动结果之间的差异也就是说机床工作台与刀具在实际运动中与理想位置的差异。由于存在相对运动误差是不可避免但要控制误差的范围在精度范围这内因此对于数控机床误差的分析意义十分重大。根据误差的来源数控机床的误差可分为三类：机床误差、加工过程误差、检测误差。机床误差是机床的空间误差包括结构误差、热误差和承载变形误差引起的刀具与工件作用点上的相对位置偏差；伺服系统的跟踪误差、进给传动机构误差引起的位移误差。加工过程误差是工件在加工过程中的误差包括刀具更换、受力受热变形及磨损；夹具弹性变形、切削热及工件材质不均引起的误差。检测误差是检测系统的检测误差即加工过程中的实时检测和工序之间在数控检测误差。经研究发现在误差分析中机床误差占50%、加工过程误差35%、检测误差15%。二、误差补偿分类误差补偿是一种使用软件技术提升机床加工精度的方法它可以在机床上实现加工出超出机床本身精度的工件。因此数控机床误差补偿技术引起了国家的高度重视将其列入国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”使误差补偿技术得以迅速发展。误差补偿技术按补偿的范围大致上可以分为三类：静态补偿法、实时补偿法、综合动态补偿法。静态补偿法就是采取对数控机床的螺距进行补偿来实现其在运动方向的上的部分定位误差补偿但由于这种补偿方法受空间及环境的限制对误差的补偿总体来说意义不大。动态补偿法是一种可以在特殊的情境下对误差进行适当的调节但是这种补偿方法并不能有效的对两轴联动的加工轮廓误差和三轴联动的空间误差进行补偿虽与静态补偿相比已有较大的改善但对误差的补偿还具有较大的局限性。实时动态补偿法就是可以依据机床的不同工况及加工环境条件进行实时补偿的补偿方法能实时跟踪补偿空间误差（几何误差、热误差、承载变形误差）及其它综合误差补偿。三、误差补偿的不足与难点从现今国内、外数控机床误差补偿技术的发展看经过了几十年的研究发展数控机床误差实时补偿技术虽有部分运用到了工业中但还并未成熟。从此可以看出数控机床误差补偿的技术理论还有很大的开发余地还需要进一步完善并理论与实践相结合。以下几点为目前数控机床误差补偿技术中的不足和难点：3.1、运动控制实现问题。误差补偿利用机床移动（转动）的运动副使工件和刀具在机床的空间误差的相反方向上产生相对运动从而实现误差补偿。由于误差补偿运动控制的实现不仅要满足精度补偿以外还应达到在实际运行过程中方便性及经济性。另外要想达到误差的精准性还要考虑机床的动态误差及补偿的实时性因此实现运动控制的精确性、实时性、经济性和方便性是误差补偿运动控制必然要求。3.2、综合建模补偿问题。由于现在大部分的机床补偿将几何误差和热误差进行分开补偿但鉴于机床误差的复杂性例如定位误差等实际上既是几何误差（与机床坐标有关）又是热误差（与机床温度有关）若按照通用的方法将这些误差作为几何误差进行补偿其实就忽略了这些误差在不同的温度下是变化的因此对于这种既属于几何误差又属于热误差的复合性误差（一般来说机床上的误差都和温度有关）要进行几何误差和热误差进行综合建模补偿。3.3、检测和辨识时间长问题。机床误差以热误差为例热误差取决于如机床工况、室温、切削参数、冷却液、加工周期等多方面的