數(shù)控機(jī)床絕大多數(shù)零件的加工誤差不是在加工過(guò)程中形成的，而是在加工前程序編制階段就已經(jīng)形成。筆者簡(jiǎn)要分析程序編制誤差和機(jī)床本身精度誤差對(duì)加工精度的影響。

一、程序編制誤差的種類

在編制過(guò)程中，程序編制誤差是不可避免的，這是由程序控制的原理本身決定的。在程序編制階段，圖樣信息轉(zhuǎn)換成數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別的信息，有可能產(chǎn)生三種誤差。

1.逼近誤差

這是用近似計(jì)算的方法處理列表曲線、曲面輪廓時(shí)產(chǎn)生的誤差。當(dāng)列表點(diǎn)用方程式逼近后，方程式所表示的形狀與原始輪廓之間有誤差。在大多數(shù)情況下，這個(gè)誤差難以確定，因?yàn)榱慵喞脑夹螤钜话悴⒉唤o出。

2.插補(bǔ)誤差

這是用直線或圓弧，圓弧逼近零件輪廓曲線所產(chǎn)生的誤差（圖1）。逼近曲線與零件輪廓的最大差值稱為插補(bǔ)誤差。減小插補(bǔ)誤差的最簡(jiǎn)單方法是密化插補(bǔ)點(diǎn)，但這會(huì)增加程序段的數(shù)目，增加計(jì)算、編程和控制介質(zhì)的工作量。

3.尺寸圓整誤差

這是在將計(jì)算尺寸換算成機(jī)床脈沖當(dāng)量時(shí)，由于圓整化所產(chǎn)生的誤差。其值不超過(guò)脈沖當(dāng)量的一半，數(shù)控機(jī)床能反映的最小位移量是一個(gè)脈沖當(dāng)量，小于一個(gè)脈沖當(dāng)量的數(shù)據(jù)只能四舍五入，于是就產(chǎn)生了誤差。例如，計(jì)算中得兩加圓交點(diǎn)為（8.9274mm，17.8315mm），而脈沖當(dāng)量為0.001mm，只能采取四舍五入的方法輸入x=8.927mm，y=17.832mm。

如果組成零件輪廓的幾何元素或列表曲線逼近的幾何元素與數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能相同時(shí)，就沒(méi)有插補(bǔ)誤差，而只是圓整誤差和逼近誤差。在點(diǎn)位數(shù)控加工中的程序編制誤差只有圓整誤差。在輪廓加工中一般所說(shuō)的誤差是指插補(bǔ)誤差。

二、程序編制誤差的分布形式

程序編制誤差在輪廓加工中的分布有三種形式：

（1）誤差分布在零件輪廓外側(cè)（圖2a）；

（2）誤差分布在零件輪廓內(nèi)側(cè)（圖2b）；

（3）誤差分布在零件輪廓兩側(cè)（圖2c）。

圖中δ1和δ2可以相等，也可以不等。

選擇哪種誤差分布形式，主要根據(jù)零件圖的要求。從計(jì)算簡(jiǎn)單角度來(lái)考慮，同時(shí)可以采用圖3所示的誤差分布形式。這時(shí)，節(jié)點(diǎn)全部在零件輪廓上，誤差分布在曲線的凹向。

三、其他誤差和程序編制誤差的控制

1.伺服系統(tǒng)誤差

機(jī)床伺服系統(tǒng)可有三種形式：一是開(kāi)環(huán)控制。這類系統(tǒng)沒(méi)有位置檢測(cè)和反饋裝置，系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也不能進(jìn)行誤差校正。二是半閉環(huán)控制。這類系統(tǒng)通過(guò)間接檢測(cè)絲杠的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。三是閉環(huán)控制。這類系統(tǒng)通過(guò)直接檢測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置，并對(duì)誤差進(jìn)行修正，最終實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)和定位。

定位精度：數(shù)控機(jī)床的定位精度是指所測(cè)量的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度，它與機(jī)床的幾何精度共同對(duì)機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要的影響，尤其對(duì)孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響。

2.機(jī)床的原始制造誤差

由組成機(jī)床各部件工作表面的幾何形狀、表面質(zhì)量、相互間的位置誤差所引起的機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差，是機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的主要原因。

3.熱變形誤差

由于機(jī)床的內(nèi)部熱源和環(huán)境熱擾動(dòng)導(dǎo)致機(jī)床的結(jié)構(gòu)熱變形而產(chǎn)生的誤差。

4.切削負(fù)荷造成工藝系統(tǒng)變形所導(dǎo)致的誤差

包括機(jī)床、刀具、工件和夾具變形所導(dǎo)致的誤差。它造成加工零件的形狀畸變，尤其當(dāng)加工薄壁工件或使用細(xì)長(zhǎng)刀具時(shí)，這一誤差更為嚴(yán)重。

5.機(jī)床的振動(dòng)誤差

數(shù)控機(jī)床由于工藝的柔性和工序的多變，其運(yùn)行狀態(tài)有更大的可能性落入不穩(wěn)定區(qū)域，從而激起強(qiáng)烈的顫振。導(dǎo)致加工工件的表面質(zhì)量惡化和幾何形狀誤差。

6.檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試誤差

包括以下幾個(gè)方面：（1）由于測(cè)量傳感器的制造誤差及其在機(jī)床上的安裝誤差引起的測(cè)量傳感器反饋系統(tǒng)本身的誤差；（2）由于機(jī)床零件和機(jī)構(gòu)誤差以及在使用中的變形導(dǎo)致測(cè)量傳感器出現(xiàn)的誤差。

7.外界干擾誤差

外界環(huán)境和運(yùn)行工況的變化所引起的隨機(jī)誤差。

數(shù)控加工中伺服系統(tǒng)的誤差、定位誤差是機(jī)床的大部分。這兩類的誤差可以根據(jù)加工零件精度，盡量選擇全閉環(huán)的伺服控制系統(tǒng)和定位精度較高的數(shù)控機(jī)床。

對(duì)于零件圖給出的公差中，只有一小部分可以分配給程序編制過(guò)程。一般允許的程序編制誤差常取零件公差的0.1～0.2倍。如果程序編制誤差過(guò)小，就會(huì)增加插補(bǔ)段（程序段）的數(shù)目。因此，選擇合適的程序編制誤差是程序編制過(guò)程中的一個(gè)重要問(wèn)題。

（作者單位 河南省許昌市高級(jí)技工學(xué)校）