唐寧寧

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161000）

數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)及其運(yùn)用

唐寧寧

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161000）

要提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，就必須提高我國(guó)制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展，滿足當(dāng)代社會(huì)對(duì)制造業(yè)更高的制造精度、更高的產(chǎn)品質(zhì)量以及更加智能的操作要求和發(fā)展方向。數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)是提高制造業(yè)數(shù)控機(jī)床加工精度的重要手段，減少在生產(chǎn)過(guò)程中的誤差產(chǎn)生，增加了生產(chǎn)效益，提高我國(guó)制造業(yè)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

數(shù)控機(jī)床；誤差補(bǔ)償；技術(shù)；運(yùn)用

在當(dāng)今的現(xiàn)代化社會(huì)，科技成為了社會(huì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ瑱C(jī)械也成為了工廠的主要工作力量。數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)在現(xiàn)代工廠技術(shù)是十分重要的，可以提高數(shù)控機(jī)床精度以及加工精度，創(chuàng)造更大的效益以及減少不必要的損失，提高工廠制造的效率。因此數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。如今制造業(yè)對(duì)工廠有著更高的要求，就必須要用到更高精度的現(xiàn)代加工制造技術(shù)，來(lái)滿足對(duì)其精度、質(zhì)量的要求。

1 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀和前景

數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)是針對(duì)工廠中機(jī)床各類變形而導(dǎo)致機(jī)床精度下降的問(wèn)題。對(duì)于機(jī)床變形的解決方法最開(kāi)始是在歐洲進(jìn)行，在 20 世紀(jì)，美國(guó)、日本等國(guó)家開(kāi)始研究機(jī)床的誤差模擬和誤差補(bǔ)償，并開(kāi)始投入工廠使用。我國(guó)在 20 世紀(jì)后期，各個(gè)高校也開(kāi)始投入對(duì)機(jī)床誤差的檢測(cè)、建模和補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)研究。相對(duì)于國(guó)外較早地進(jìn)行數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)并研究成熟投入到了生產(chǎn)當(dāng)中，而我國(guó)的數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)大多依然還是停留在理論階段或是試驗(yàn)階段。

2 數(shù)控機(jī)床誤差產(chǎn)生的主要原因

目前各個(gè)國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床誤差進(jìn)行了多方向的研究。研究表明，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的誤差主要包括幾何誤差、熱誤差以及切削誤差等，其他的誤差只占了誤差中很小的一個(gè)部分，這三類誤差才是主要的影響因素。

（1）幾何誤差。幾何誤差由機(jī)床設(shè)備和控制系統(tǒng)的誤差引起，主要包括：機(jī)床的原始制造誤差、機(jī)床的控制系統(tǒng)誤差、機(jī)床熱變形誤差、切削負(fù)荷引起的變形誤差、機(jī)床的震動(dòng)誤差、檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試誤差、外界干擾誤差以及其他誤差。

（2）熱誤差。由熱量引起機(jī)床變形是數(shù)控機(jī)床誤差中熱誤差的主要原因。目前機(jī)床大多是由機(jī)械組成，機(jī)床也是通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作，機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)以及滑動(dòng)造成機(jī)械構(gòu)件的相互摩擦產(chǎn)生熱量、機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生能量而引起的熱量以及在機(jī)房機(jī)床運(yùn)行環(huán)境中溫度上升都是熱變形的影響因素。對(duì)于機(jī)床的關(guān)鍵部位、機(jī)械的尺寸要求嚴(yán)格，而目前機(jī)械大多是金屬構(gòu)成，金屬在溫度作用下可能發(fā)生膨脹和收縮，導(dǎo)致誤差。

（3）切削力誤差。對(duì)于需要進(jìn)行切削加工的機(jī)器，由于切削時(shí)在機(jī)床道具和材料之間的相互作用力可能導(dǎo)致刀具的變形。在我國(guó)現(xiàn)在大力推廣工廠機(jī)械化和智能化，機(jī)械的使用范圍越來(lái)越廣，對(duì)于硬度較強(qiáng)的材料進(jìn)行加工的機(jī)床，其中的切削力誤差也是數(shù)控誤差中的一個(gè)主要誤差。

3 數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的內(nèi)容

（1）數(shù)控機(jī)床誤差前期數(shù)據(jù)收集。數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)主要包括測(cè)量、建模和補(bǔ)償技術(shù)。誤差的測(cè)量技術(shù)，主要是對(duì)于機(jī)床的各個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，一般通過(guò)機(jī)械測(cè)量或激光等光學(xué)儀器進(jìn)行測(cè)量，但測(cè)量中也可能產(chǎn)生誤差，因此需要建立一個(gè)測(cè)量誤差的計(jì)算模型來(lái)進(jìn)行修正。誤差建模主要針對(duì)誤差的因素以及誤差的計(jì)算機(jī)制，產(chǎn)生誤差的因素復(fù)雜，同時(shí)每個(gè)因素對(duì)于誤差的影響力也不同，因此需要建立誤差的數(shù)學(xué)模型。

（2）幾何誤差補(bǔ)償。幾何誤差一般是由機(jī)床以及操作系統(tǒng)的誤差造成，因此幾何誤差一般比較穩(wěn)定，也比較好測(cè)量和收集。幾何誤差的補(bǔ)償分為兩種：①誤差補(bǔ)償是根據(jù)前期測(cè)量收集所得的數(shù)據(jù)得到幾何誤差的原始數(shù)據(jù)，然后根據(jù)建模所得的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬來(lái)進(jìn)行誤差補(bǔ)償；②誤差補(bǔ)償對(duì)于測(cè)量技術(shù)的要求更高更精確，通過(guò)高精度的測(cè)量技術(shù)以及大量測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)為前提，對(duì)所有數(shù)據(jù)的綜合分析，利用數(shù)學(xué)上的插值法對(duì)于幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）熱誤差補(bǔ)償。無(wú)論是由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量、構(gòu)件發(fā)熱以及環(huán)境溫度對(duì)機(jī)床產(chǎn)生熱變形誤差，對(duì)數(shù)控技術(shù)高精度的要求就需要降低機(jī)床的熱變形。目前對(duì)于熱誤差補(bǔ)償技術(shù)一般分為 3 個(gè)方面：①運(yùn)用新型材料以及合理的機(jī)床設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)新型材料的運(yùn)用，降低溫度對(duì)于機(jī)床尺寸的影響，同時(shí)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，減小由于摩擦等產(chǎn)生熱量對(duì)于機(jī)床的影響；②對(duì)重要部位運(yùn)用新型的熱執(zhí)行裝置來(lái)改變傳統(tǒng)的機(jī)床裝置，提高機(jī)床對(duì)溫度的自我修復(fù)能力；③建立在機(jī)床以及溫度之間的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)溫度影響構(gòu)件的變形，在機(jī)床的關(guān)鍵部位進(jìn)行熱敏感測(cè)量，進(jìn)行溫度的測(cè)量，在溫度達(dá)到變形的臨近值時(shí)對(duì)機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)償修正。

（4）切削力誤差補(bǔ)償。對(duì)于工廠中機(jī)械化的廣泛運(yùn)用，高強(qiáng)度的材料加工也在逐漸加強(qiáng)。由于切削力主要作用在機(jī)床的刀具上，高強(qiáng)度的材料加工對(duì)刀具的作用力巨大，引起刀具的變形也可能引起整個(gè)機(jī)床的誤差。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究表明，對(duì)于刀具的切削力可以通過(guò)刀具主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的電流變化測(cè)量，再通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)切削力的判斷計(jì)算，然后對(duì)機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)償。

現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)于工廠數(shù)控機(jī)床有高效率、高精度、高穩(wěn)定性的高要求，但是數(shù)控機(jī)床誤差導(dǎo)致機(jī)床的效率精度以及穩(wěn)定性的降低，因此數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)對(duì)于建設(shè)未來(lái)數(shù)字化、智能化工廠有巨大的作用，重視數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)必定會(huì)為我國(guó)的制造業(yè)帶來(lái)巨大的提升。

［1］何偉銘，毛彥朋，甘屹，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償研究［J］.信息技術(shù)，2014，（10）：44-47.

［2］賈英明.數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］.時(shí)代農(nóng)機(jī), 2016，（2）：24- 25.

［3］姚映涵.數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用［J］.科技傳播，2015，（19）：90-90，78.

CNC Machine Tool Error Compensation Technology and Its Application

TANG Ning-ning
（Qigihar No.2 Machine Tool（G roup） Co.，L td.，Qigihar，H eilongjiang 161000，China）

To improve the competitiveness of the manufacturing industry，it should improve the technical development of China's manufacturing industry to meet the high precision of manufacturing in contemporary society，the high quality of products and the requirements ofmore intelligent operation and development direction.Error compensation technology for NC machine tool is an important means to improve the machining precision of NC machine tool manufacturing industry.Reducing errors in the production process and increasing production efficiency can improve the competitiveness of China's manufacturing industry.

CNC machine tools；error compensation；technology；application

TG659

A

2095-980X（2016）12-0014-01

2016- 11-07

唐寧寧（1982 -），大學(xué)本科，工程師，主要從事機(jī)械制造技術(shù)管理工藝研究工作。