趙秀芹

摘 要：誤差問題是數(shù)控領(lǐng)域的常見問題。硬件靜態(tài)補(bǔ)償法等誤差處理方法的應(yīng)用，可以讓數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工精度得到有效提升。本文主要從數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中的誤差因素的內(nèi)容入手，對(duì)基于機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償法進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)械加工；精度提升；誤差補(bǔ)償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.020

0 前言

隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工對(duì)機(jī)械工件額精度要求表現(xiàn)出了逐漸提高的特點(diǎn)，在數(shù)控加工設(shè)備的精度進(jìn)行了不斷更新的情況下，誤差補(bǔ)償機(jī)制的應(yīng)用，成為了提升工件加工精度的一項(xiàng)重要措施。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的現(xiàn)代社會(huì)，數(shù)控機(jī)床加工精度的提升，可以在對(duì)機(jī)械工業(yè)的加工水平進(jìn)行提升的基礎(chǔ)上，為我國國防能力和科學(xué)水平的發(fā)展提供幫助。

1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中的誤差因素

（1）加工原理誤差。加工原理誤差是數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中的一種常見誤差。加工技術(shù)、機(jī)床的刀具輪廓和傳動(dòng)比等因素是這一誤差的主要影響因素[1]。從加工原理誤差的產(chǎn)生原因來看，在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際加工過程中，實(shí)際應(yīng)用的加工原理和理論上的差距，是引發(fā)誤差問題的一個(gè)重要原因。第二，數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工中所采用模具與理論模具之間的差異性會(huì)在刀具輪廓的加工工作帶來一定的誤差。從理論上看，數(shù)據(jù)加工對(duì)加工刀具的曲面有著較為嚴(yán)格的要求，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用于數(shù)控加工的刀具的曲面只能用弧線或直線等線形曲面進(jìn)行替代，這就會(huì)讓數(shù)控加工的實(shí)際結(jié)果與理論結(jié)果之間產(chǎn)生一定的差異性。

（2）工藝系統(tǒng)誤差。工藝系統(tǒng)誤差與機(jī)械零件的受力點(diǎn)位置和機(jī)械加工的受力程度之間存在著一定的聯(lián)系。從機(jī)械加工的生產(chǎn)實(shí)際來看，數(shù)控系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)會(huì)隨著切削位置的變化而產(chǎn)生一定的變化。二者的變化會(huì)讓加工零件的受力點(diǎn)產(chǎn)生一定的變化。受力點(diǎn)的變化是加工誤差的產(chǎn)生因素。在工件的受力點(diǎn)在機(jī)械加工中不斷變化的情況下，不同受力點(diǎn)所承受的切削程度會(huì)表現(xiàn)出一定的差異性。零件自身在材質(zhì)、行諸強(qiáng)和尺寸等方面所表現(xiàn)出來的差異性，也會(huì)讓零件在數(shù)控加工階段表現(xiàn)出上述問題。

2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升誤差補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)踐分析

（1）硬件靜態(tài)補(bǔ)償法。硬件靜態(tài)補(bǔ)償法是通過添加外部硬件結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行機(jī)械加工精度控制的方法。在外力的作用下，外部硬件結(jié)構(gòu)可以讓機(jī)床的運(yùn)用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運(yùn)動(dòng)。螺距校正尺的應(yīng)用可以對(duì)絲杠之間的螺距進(jìn)行處理。但是從這一技術(shù)的應(yīng)用情況來看，它只能在機(jī)床停止以后，通過數(shù)值調(diào)整和硬件參數(shù)調(diào)整的方式進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

（2）靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法的綜合應(yīng)用。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法是在數(shù)控加工工作的進(jìn)行過程中，從機(jī)床的工況和環(huán)境條件等因素入手，進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償?shù)恼`差補(bǔ)償措施。它可以從加工的實(shí)施狀況入手進(jìn)行誤差補(bǔ)償。靜態(tài)補(bǔ)償法與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法之間的綜合應(yīng)用，可以對(duì)硬件靜態(tài)補(bǔ)償法在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的一些缺陷進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法。在數(shù)控機(jī)械之中，伺服系統(tǒng)對(duì)各個(gè)加工坐標(biāo)軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，在實(shí)際應(yīng)用過程中，這一系統(tǒng)可以進(jìn)行正反兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)工作。從數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工對(duì)加工軌跡的要求來看，這一系統(tǒng)在正向運(yùn)動(dòng)及反向運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行過程中，可以將加工控制精度精確至0.1微米。調(diào)速范圍廣和響應(yīng)過程的快速性是這一系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要組成部分。步進(jìn)電機(jī)在開環(huán)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著較為重要的作用。它的角位移和線位移與機(jī)床的脈沖數(shù)之間呈現(xiàn)的是一種正相關(guān)的關(guān)系，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率之間也可以表現(xiàn)出一種正相關(guān)關(guān)系。將數(shù)控機(jī)床的指令脈沖轉(zhuǎn)化為電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是開環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)控生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的表現(xiàn)。對(duì)指令脈沖進(jìn)行控制，是利用開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)挠行Т胧?。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置為直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)。它可以借助檢測(cè)裝置的作用，將機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移情況反饋至數(shù)控裝置的比較器中，進(jìn)而對(duì)指令位移信號(hào)進(jìn)行比較。位置控制單元和速度控制單元是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的主要內(nèi)容。在這一系統(tǒng)用中，光電脈沖編碼器所發(fā)乎的脈沖發(fā)揮的是位置信號(hào)反饋?zhàn)饔煤蜏y(cè)速信號(hào)的作用。它可以在對(duì)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制Hi的基礎(chǔ)上，對(duì)加工誤差進(jìn)行降低。

（4）G代碼修改補(bǔ)償法。G代碼是數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域經(jīng)常應(yīng)用的一種實(shí)踐語言[2]。刀具補(bǔ)償功能是這一系統(tǒng)中的主要功能。在對(duì)刀位信息進(jìn)行修改的基礎(chǔ)上，對(duì)誤差范圍進(jìn)行補(bǔ)償，是G代碼的刀具補(bǔ)償功能的主要表現(xiàn)。從誤差補(bǔ)償機(jī)制的應(yīng)用時(shí)間來看，五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型的構(gòu)建，可以對(duì)CAM軟件所生成的一些初始刀位進(jìn)行修改。在對(duì)G代碼進(jìn)行修改的過程中，相關(guān)工作人員需要對(duì)工件的幾何形狀進(jìn)行確定，進(jìn)而在對(duì)工藝過程和刀具軌跡進(jìn)行確定的基礎(chǔ)上，完成機(jī)械加工的誤差補(bǔ)償工作。針對(duì)一些工作量相對(duì)較大、零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的誤差補(bǔ)償工作，工作人員在對(duì)G代碼進(jìn)行修改的過程中需要借助計(jì)算機(jī)的輔助作用完成編程工作。

（5）坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法。在數(shù)控機(jī)床加工實(shí)踐領(lǐng)域，坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法對(duì)以下幾種機(jī)制進(jìn)行了應(yīng)用：意識(shí)數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)偏移機(jī)制；二是參照位置等信號(hào)的反饋機(jī)制。在數(shù)控加工的實(shí)際操作過程中，零件加工的誤差校對(duì)機(jī)制建立在數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示過程之中。在誤差現(xiàn)象產(chǎn)生以后，操作人員可以在對(duì)原點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)置的基礎(chǔ)上，對(duì)誤差現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償。從這一誤差補(bǔ)償方法在加工實(shí)踐中的應(yīng)用效果來看，它主要適用于一些三軸坐標(biāo)基礎(chǔ)上的數(shù)控機(jī)床之中。

3 結(jié)論

誤差補(bǔ)償法在數(shù)控機(jī)床加工實(shí)踐中的應(yīng)用，可以讓數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工精度得到有效的提升，也可以讓數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益得到提升。在對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工的零件精度進(jìn)行嚴(yán)格控制的基礎(chǔ)上，在原有數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，利用科學(xué)化的技術(shù)手段對(duì)零件設(shè)計(jì)的理論值進(jìn)行優(yōu)化，可以讓數(shù)控加工技術(shù)更好地使用高精度化、高質(zhì)量化的生產(chǎn)需求。誤差補(bǔ)償技術(shù)的創(chuàng)新，可以為一些精密工程的發(fā)展提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]王少彬.數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升中誤差補(bǔ)償法的實(shí)踐研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（10）：163.

[2]牛鵬程.數(shù)控機(jī)床熱誤差建模理論技術(shù)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2014.endprint