数控机床误差补偿系统研究
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华中HED-21S数控实验台螺距误差补偿的研究
（ ｅ ａ ｏｙ ｃｎｃＩｓ ｔｔ，Ｎ ｎ ａｇＨ ｎｎ４ ３ ０ ，Ｃ ｉａ Ｈ ｎ ｎＰ ｌ ｅｈ ｉ ｎｔｕｅ ａ ｙｎ ｅ ａ ７ ０ ９ ｈｎ ） ｔ ｉ
Ａｂｓ ｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｐｉｃ ｉｏ ｓｏ ｆ ｔｅ ｉ ｔ ｈ ｅＴ ｒｉ ｎｅ ｏ ｈ ｍｐｏ ｔｎ ｅ ｓ ｎｓ ｗｈｉｈ ｍａ ｅ ＣＮＣ ｃ ｉ ｉ ｇ ｐｒ ｃｓｏ ｅ ｒ ａ ｅ Ａｉ ｎ ｔｐｉｃ ｒｏ ｆ ｒａ ｔｒ ａ ｏ ｃ ｋ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｉｉ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ． ｍｉ ｇ ａ ｔ ｈ ｅｒ ｒ ｏ
华 中 Ｈ Ｄ ２ 数 控 实验 台螺 距 误 差补 偿 的研 究 Ｅ ．１ Ｓ
王 宏 颖 ，彭二 宝
（ 河南工业职业技术学院，河南南阳 ４ ３０ ） ７０ ９
摘要 ：螺距误差是 造成 数控机床加工精度下 降的重 要原因之一 。针对华 中 Ｈ Ｄ２Ｓ Ｅ －１ 数控实验台产生 的螺距误差 ， 过 通
２１年 ｌ ０ １ ２月 第３ ９卷 第 ２ ４期
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｔ Ｉ
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １Ｉ １ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —３８ ． ０ ２ ． ０ Ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １ ８ １２ １ ．４ ０ ９ ｓ Ｉ
是十分重要 的。
以，在安装滚珠丝杠螺母副 时 ，往往还会存在一定 的 间隙，只是 间 隙非 常小 。当滚 珠丝 杠 运行 一 段 时 间 后 ，由于 自身磨损 ，会使反 向间隙增大 。当机械传 动 换 向时 ，会 发生 电机旋 转 而工 作 台不 动 的状 况 。所 以，需要进行反 向间隙补偿 。反 向间隙补偿就是把测
Ｓ ｕ ｎ ｔ ｈ Ｅｒ ｏ ｍ ｐ ｎｓ ｔｏ ｆ Ｈｕａ ｈ ｎｇ ＮＣ ｔ ｄｙ ｏ Ｐｉｃ ｒ ｒ Ｃｏ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｚｏ ＨＥＤ ． Ｓ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌＰｌ ｔｏ ｍ ２ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ ａ ｆ ｒ １
浅谈数控机床丝杠回程误差的原因及补偿方法
适的误 差补偿 方法， 能够更好地提 高数控机床的加工精度和工件 的加 工质量 。
关键词 ： 数控机床 ； 丝杠 ； 回程 误 差 １ 丝杠 传 动 回程 误 差 产 生 的原 理
双频激 光干涉仪是 目前 国际机床 标准 中规定使 用 的检 测验
滚动丝杠 副传 动是数控机床最广泛使用 的传 动形式 ， 它 由螺 收数控机床定位精度 的测 量设备 ， 它可以对数控机床 的定位精度
位置精度 的补偿 ， 它主要包括螺距 累积误差补偿和丝杠 的反 向间 仪校正丝 杠误差都 不能很好 的避 免一点 盖面 和定 期进行 误差 修 而软件误差补 偿能够避 开它们 的弱 点 ， 更好地 提高 机 隙补偿 。丝杠螺距误 差补偿的补偿 的思想是 ： 在没有补偿 的条件 正等 问题 ，
下， 沿着 轴线方 向将测量行 程均匀地划分 为很多段 ， 然 后使 用高 床 的 加 工精 度 。
精 度的测量装置测量 出各个 目标位置 的平 均偏差 ， 最后 通过数控
除此之外 ， 软件误差补偿 采用在 拐点处 ， 即 回程 间隙最 明显
小距 离反向抬刀或收刀 ， 然后再正 向进给 的方 式 ， 这种 加 系统把 测量 的平 均位置偏 差反 向叠加到插补 指令 上 ， 从 而消除误 的位置 ， 差 。在加工工件时 ， 我们通 常采取下列两种措施 消除的丝杠 回程 工方式可 以避免工件拐点处 被刀具碰伤 ， 进一步提高机床 的加工
工 的影 响 。
以上两种方法均存在 以下两个不能避免 的问题 ：
一
是以局部代替 整体 ， 将误 差均匀化 ， 而实际生产 中 ， 丝杠磨
床 中， 必须采取措 施消 除轴 向间 隙 ， 从而消 除 回程误 差对机 械加 损程度相差很大 ； 二是需要 经常对数 控机床 的滚珠丝 杠传动 副的 间隙值进行
数控机床螺距误差补偿_杨永
机床经长时间使用后 , 由于磨损 , 精度可能下降 。 通过 该项功能定期测量与补偿 , 可在保持精度的前提下 , 延 长机床使用寿命 。 其补偿原理即将数控机床某轴的指令位置 , 与高 精度测量系统所测得的实际位置相比较 , 计算出在全 行程上的误差 , 并分别绘制出其误差曲线 , 再将该误差 曲线数值化并以表格的形式输入数控系统中 。 1. 2 螺距误差补偿 1. 2. 1 螺距误差补偿步骤 1) 安装高精度位移测量装置 ; 2) 编制简单 程序 , 在整个行程上 , 顺序定位 在一些位置点上 ; 3) 记录运 行到这些点的 实际精确 位置 ; 4) 将 各点处 的误差 标 出 , 形成在不同的指令位 置处的误差表 ; 5) 将该表输 入数控系统 , 按此表进行补偿 。 1. 2. 2 螺距误差补偿举例 图 1 为 X 轴七个点的误差补偿曲线 , 表 1 为输入 数控系统的螺距误差补偿表 。 误差补偿过程中应注意 以下事项 : 1) 对重复定位精度较差的轴 , 因无法准确 确定其误差曲线 , 螺距误差补偿功能无法使用 。 2) 只 有建立机床坐标系后 , 螺距误差补偿才有意义 。 3) 由 31
补偿 点 [ 0] 补偿 点 [ 1] 补偿 点 [ 2] 补偿 点 [ 3] 补偿 点 [ 4] 补偿 点 [ 5]
现代制造工程 2005(11)
数控加工技术
挤出机捏合块数控磨削方法研究
姚海滨 ( 扬州职业大学机械工程系 , 扬州 225009)
摘要 传统的挤出机捏 合块的数学模型在实际运用过程中存在 一些问题 , 不能很 好地保证加 工质量 。 在 分析和 研究捏 合块的磨削机理的基础 上 , 根据在磨削过程中要保证升程曲线连续光滑变化 及相对磨削线速度基本保持不变的要 求 , 从 理论上提出了新的捏合 块磨削控制算法 , 并在实际的加工中得到验证 。 关键词 : 捏合块 数控磨削 软件设计 中图分类号 : TH 16 文献标识码 : A 文章编号 : 1671— 3133(2005)11— 0033— 04
数控机床误差补偿技术及应用热误差补偿技术
mat ion of ball screw f eed drive s yst em . In t J M ach T ool s M aun, 1995( 8)
作者: 赵宏林 , 北京密云水库北京机床研究所, 西 安理工大学博士生 , 邮编: 101512 ( 编辑 徐鸿根 )
( 收稿日期 : 1998— 11— 12)
实测结果。
图 2 五点法测量时电涡流传感器布置简图
图 3 滑枕系统热变形误差测量和补偿原理图
图 4 X HFA 4220 加工中心滑枕系统热变形误差 图 1 X 、 Y、 Z 轴丝杠热变形
4 结论
热变形误差是影响机床定位精度的重要 因素之 一。文章将热变形误差与机床空间几何运动误差和载 荷误差分量结合在一起 , 提出机床综合误差的计算模 型。用 5 点法获得机床的热变 形误差参数。对 XHFA2420 加工中心的实验可见 , 滑枕系统的热 空间误 差 X 向从 9. 6Lm 减小到 3. 4L m , Y 向从 66. 7Lm 减小 到 10. 4 L m , Z 向从 182. 0Lm 减小到 35. 1 L m , 误差补 偿量达 65% 以上。 参 考 文 献
2 薄壁盲孔加工新工艺
2. 1 电火花加工 电火花加工不存在机械力作用, 因此不会出现薄 壁盲孔的加工变形问题 , 也容易保证两孔及薄壁的尺 寸精度和形状精度。薄壁盲孔的电火花加工是对已加 工出 Á 1. 8m m × 8m m 成型预孔的工件进行数控电火 花摇动加工, 加工中工具电极旋转, 工件随工作台按给 定半径做圆摇动 , 通过二者之间的火花放电修光薄壁 盲孔的侧面。 由于采取了一系列工艺措施, 例如电极反 拷、 电极内孔中心冲油等, 所以能够保证薄壁厚度的一 致性。 电火花加工中的高温和工作液的快速冷却作用 , 使薄壁的表面产生变质层和应力层。由于电火花加工 后的表面应力表现为拉应力 , 因而存在微裂纹, 使弹性 元件的疲劳强度下降, 因此对于高质量的弹性元件必
作者: 赵宏林 , 北京密云水库北京机床研究所, 西 安理工大学博士生 , 邮编: 101512 ( 编辑 徐鸿根 )
( 收稿日期 : 1998— 11— 12)
实测结果。
图 2 五点法测量时电涡流传感器布置简图
图 3 滑枕系统热变形误差测量和补偿原理图
图 4 X HFA 4220 加工中心滑枕系统热变形误差 图 1 X 、 Y、 Z 轴丝杠热变形
4 结论
热变形误差是影响机床定位精度的重要 因素之 一。文章将热变形误差与机床空间几何运动误差和载 荷误差分量结合在一起 , 提出机床综合误差的计算模 型。用 5 点法获得机床的热变 形误差参数。对 XHFA2420 加工中心的实验可见 , 滑枕系统的热 空间误 差 X 向从 9. 6Lm 减小到 3. 4L m , Y 向从 66. 7Lm 减小 到 10. 4 L m , Z 向从 182. 0Lm 减小到 35. 1 L m , 误差补 偿量达 65% 以上。 参 考 文 献
2 薄壁盲孔加工新工艺
2. 1 电火花加工 电火花加工不存在机械力作用, 因此不会出现薄 壁盲孔的加工变形问题 , 也容易保证两孔及薄壁的尺 寸精度和形状精度。薄壁盲孔的电火花加工是对已加 工出 Á 1. 8m m × 8m m 成型预孔的工件进行数控电火 花摇动加工, 加工中工具电极旋转, 工件随工作台按给 定半径做圆摇动 , 通过二者之间的火花放电修光薄壁 盲孔的侧面。 由于采取了一系列工艺措施, 例如电极反 拷、 电极内孔中心冲油等, 所以能够保证薄壁厚度的一 致性。 电火花加工中的高温和工作液的快速冷却作用 , 使薄壁的表面产生变质层和应力层。由于电火花加工 后的表面应力表现为拉应力 , 因而存在微裂纹, 使弹性 元件的疲劳强度下降, 因此对于高质量的弹性元件必
球杆仪用于数控机床几何误差补偿的研究
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同 蕾 业 位 囊 化 Ｌ ■
． ＿＿＿＿＿
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表１ 几何意义
定位误差 Ｙ方向直线度误差 Ｚ 方向直线度误差 轴 滚动误差 偏转误差 俯仰误差 定位误差 ｙ ｚ方向直线度误差 轴 偏转误差 滚动误差
３ 误 差补 偿
误 差补 偿 是 根据 对 误 差 的检测 分 析 ，在加 工 过程 中
补偿后机床 的误差数据 ：
圆度 ：６７ ｍ； ｘ＋ ４ １ ￣ｍｉ ：４ －Ｉ ７ ． 。 ６ ．１ ｍａ ：２ ． ｘ Ｏ ； ｎ － ２３ ｍ ２ １ 。 ｘ ４ｍ － ｘ １ 主要误 差 项 目：
，
ｌ 满足
丽 磊
图 ５ 计算流程 图
ｙ ｌ ） Ｏ
（） Ｉ ｙ １
（） ｌ ｙ ２
控加工程序 ， 然后生成数控加工的 Ｎ Ｃ代码 ， 再将 Ｎ Ｃ代 码输入误差补偿软件系统 ，即可生成经过修正的新 的 Ｎ Ｃ
分 别引起的误差大小 ， 及实际测量 时的进给速度 、 以 实
从硬件上或软件上对这种误差进行修正， 达到降低误差 ， 提高加工精度的 目的。软件补偿是数控机床特有 的补偿 方法 ， 在机床加工 中， 数控机床是靠微机执行数控 加工的
１％Ｙ方 向垂 直度 ；４ ９ １％Ｘ方 向垂 直 度 ；４ Ｘ方 向直 １％
１％Ｙ方 向直 线度 ；％比例 不 匹配 。 ６ 指令代码 ，使切削刀具 与被切削工件之间实现准确 的定 线 度 ；Ｉ 由分析结果 可见 ， 误差补偿后 ， 机床的圆度误差减小 位和相对运动 ，软件补偿是通过修改数控加工代码或执
俯 仰误 差
所刁 。 几 何意义 表达式 序号
（） ｌ ｚ ３ （） ｌ ｚ ５ （） ｌ ｚ ６ ｅ（） ｌ ｙ ７ ｚ ￡（） ｌ ｚ ８ （） ｌ ｙ ９
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同 蕾 业 位 囊 化 Ｌ ■
． ＿＿＿＿＿
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表１ 几何意义
定位误差 Ｙ方向直线度误差 Ｚ 方向直线度误差 轴 滚动误差 偏转误差 俯仰误差 定位误差 ｙ ｚ方向直线度误差 轴 偏转误差 滚动误差
３ 误 差补 偿
误 差补 偿 是 根据 对 误 差 的检测 分 析 ，在加 工 过程 中
补偿后机床 的误差数据 ：
圆度 ：６７ ｍ； ｘ＋ ４ １ ￣ｍｉ ：４ －Ｉ ７ ． 。 ６ ．１ ｍａ ：２ ． ｘ Ｏ ； ｎ － ２３ ｍ ２ １ 。 ｘ ４ｍ － ｘ １ 主要误 差 项 目：
，
ｌ 满足
丽 磊
图 ５ 计算流程 图
ｙ ｌ ） Ｏ
（） Ｉ ｙ １
（） ｌ ｙ ２
控加工程序 ， 然后生成数控加工的 Ｎ Ｃ代码 ， 再将 Ｎ Ｃ代 码输入误差补偿软件系统 ，即可生成经过修正的新 的 Ｎ Ｃ
分 别引起的误差大小 ， 及实际测量 时的进给速度 、 以 实
从硬件上或软件上对这种误差进行修正， 达到降低误差 ， 提高加工精度的 目的。软件补偿是数控机床特有 的补偿 方法 ， 在机床加工 中， 数控机床是靠微机执行数控 加工的
１％Ｙ方 向垂 直度 ；４ ９ １％Ｘ方 向垂 直 度 ；４ Ｘ方 向直 １％
１％Ｙ方 向直 线度 ；％比例 不 匹配 。 ６ 指令代码 ，使切削刀具 与被切削工件之间实现准确 的定 线 度 ；Ｉ 由分析结果 可见 ， 误差补偿后 ， 机床的圆度误差减小 位和相对运动 ，软件补偿是通过修改数控加工代码或执
俯 仰误 差
所刁 。 几 何意义 表达式 序号
（） ｌ ｚ ３ （） ｌ ｚ ５ （） ｌ ｚ ６ ｅ（） ｌ ｙ ７ ｚ ￡（） ｌ ｚ ８ （） ｌ ｙ ９
车铣复合数控机床几何误差补偿技术的研究
２ ０ １ ３年 ３月
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ ＣＳ
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３ Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ５
第４ห้องสมุดไป่ตู้１ 卷 第 ５期
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ １
车铣复合数控机床几何误差补偿技术的研究
范晋伟 ，蒙顺政 ，罗建平 ，李伟 ，雒驼
（ 北京 工业 大学机 械 工程 与应 用 电子 技 术学 院 ，北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ）
摘要 ： 研究车铣复合数控机 床存 在的几何误差 问题 。根据车铣复合数 控加工 中心的结构特 点 ，以多体 系统 运动学理论 为基础 ， 采用低序 体阵列描述车铣复合加工 中心 的拓扑结构 ， 分别建立 了车铣复合 数控机床 的车削模式 和铣 削模式 的精 密 加工方程 ，并 设计误差补偿软件和进行仿真试验 。实验结果 表明 ：运用多体系统运 动学理论建 立的车铣 复合数控加工 中心 几何运 动误差 模型是正确的 ；软件误差补偿提高 了车铣 复合 数控加工 中心的加工精度 ，效果 明显 。 关键 词 ：复合数控 机床 ；几 何误差 ；多体系统理论 ；软件补偿
中图分类 号 ：Ｔ Ｇ ６ ５ ９ ；Ｔ Ｐ ３ １ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １— ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）５— ０ ０ １— ４
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｅｒ ｒ ｏ ｒ Ｃｏ ｍ ｐｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｔｕｒ ｎ ｉ ｎｇ ＆ Ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ＮＣ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔｏ ｏ ｌ
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ ＣＳ
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３ Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ５
第４ห้องสมุดไป่ตู้１ 卷 第 ５期
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ １
车铣复合数控机床几何误差补偿技术的研究
范晋伟 ，蒙顺政 ，罗建平 ，李伟 ，雒驼
（ 北京 工业 大学机 械 工程 与应 用 电子 技 术学 院 ，北京 １ ０ ０ １ ２ ４ ）
摘要 ： 研究车铣复合数控机 床存 在的几何误差 问题 。根据车铣复合数 控加工 中心的结构特 点 ，以多体 系统 运动学理论 为基础 ， 采用低序 体阵列描述车铣复合加工 中心 的拓扑结构 ， 分别建立 了车铣复合 数控机床 的车削模式 和铣 削模式 的精 密 加工方程 ，并 设计误差补偿软件和进行仿真试验 。实验结果 表明 ：运用多体系统运 动学理论建 立的车铣 复合数控加工 中心 几何运 动误差 模型是正确的 ；软件误差补偿提高 了车铣 复合 数控加工 中心的加工精度 ，效果 明显 。 关键 词 ：复合数控 机床 ；几 何误差 ；多体系统理论 ；软件补偿
中图分类 号 ：Ｔ Ｇ ６ ５ ９ ；Ｔ Ｐ ３ １ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １— ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）５— ０ ０ １— ４
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｅｒ ｒ ｏ ｒ Ｃｏ ｍ ｐｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｔｕｒ ｎ ｉ ｎｇ ＆ Ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ＮＣ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔｏ ｏ ｌ
数控机床三维空间误差建模及补偿技术研究
ｒ ｒ ｍ ｏ ｅｉ ｙ ｕ ｉ ｇ ｍ ｕｌ — ｏ ｙ ｔｍ ｈ ｏ ｙ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｄ ｌ ｎｇ ｂ ｓｎ ｔ ｂ ｄｙ ｓ ｓｅ ｔ ｅ ｒ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｏｎｅ ｉ ｆｉｅ ｃ ｉ ｓｏｆ ｎ ｏｍ ｐ ｎｓ ｔｏ ｉ ｅ ａｉ ｎ， ｔ ｔ ｅ ｓ ｈｅ ｏ ｈ ｒｉ
机床 是 由 多个 部 件 以运 动 副 的 形 式 连 接 起 来 ， 用 以实现 刀具 与 工 件相 对 运 动 的 加工 设 备 。 一般 来 说 ， 床结 构 中 的运 动 副 只有 一 个 自由度 ， 由 于机 机 但 床 本体 结 构 和 实 际 的装 配误 差 ， 个 运 动 副 往 往 都 每 存 在 ６个 自由度 。下 面 以移 动 副 为例 来 分 析机 床 结 构 中存 在 的误差 元 素 ， 图 １所 示 ， 如 当拖 板 沿 坐 标 系 轴运 动 时 ， 在 ３个平 动 误 差 和 ３个 转 动 误 差 ， 存
ｅ ｂｅ ｅ ｏ ｐｅ ａ ｉ ｎ． Ｏ ｆ ｉ ｅ ｏ ｐ ｎ ａ ｉ ｍ ｄｄ ｄ ｃ ｍ ｎｓ ｔｏ ｉ ｎ ｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｏｎ， ａ ｋｉ ｏ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｉ ｎ ａ ｅ Ｎ Ｃ ｏ ｎｄ ｆ ｃ ｒ ｅ ｔｏ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｐｒ — ｇｒ ｍ ，ｒ ａ ｉ ｅ ｈ ｏ ｐ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ － ｍ ｅ ｓ ｏ ｏ ｕ ｅ ｒ ｃ ｅ ｒ ｒ ｆ ＣＮ Ｃ ａ ｈｉ ｅ ｔ ｏ ｓ ｂｙ ｍ ａ ｐｉ ｈ ａ ｅ ｌｚ ｓ ｔ ｅ ｃ ｍ ｅ ｓ ｔｏ ｆ ３ Ｄｉ ｎ ｉ ｎ ｖ ｌ ｍ ｔｉ ｒ ｏ ｓ ｏ ｍ ｃ ｎ ｏ ｌ ｐ ｎｇ ｔ ｅ
中高精 度 零 部 件 占很 大 比率 ， 加 工 质 量 的要 求 也 对
数控机床体积误差测量、建模及补偿技术研究
数控机床体积误差测量、建模及补偿技术研究作者：孙桂香郭前建来源：《职业·中旬》2012年第07期摘要：随着对机床加工精度的要求日益提高，机床热变形对加工精度的影响越来越大。
热误差补偿技术能够实时预测并补偿机床在某一坐标轴方向的热变形，提高机床加工精度。
本研究将热误差补偿技术的研究对象拓展到更为复杂的机床体积误差，进行三轴机床空间误差建模研究，并开发误差补偿器，进行误差补偿实验研究，为机床加工精度的提高提供科学依据。
关键词：误差测量误差建模实验研究从20世纪90年代后期，热误差建模及补偿技术就已成为国内外的研究热点。
进入21世纪，各国对精密加工技术的需求逐渐提高，热误差补偿技术取得了更大发展。
其中比较有影响力研究团队有美国密西根大学吴贤明制造研究中心的J.Ni团队、韩国庆北大学的Seung-Han Yang团队、新加坡国立大学的R.Ramesh团队、上海交通大学的杨建国团队、重庆大学的张根保团队。
总结他们的研究成果，可以得到如下结论：第一，主要对型号不同的数控车床、数控铣床、加工中心进行热误差建模研究，而运动比较复杂的多轴机床、滚齿机床则很少涉及；第二，所建模型主要对机床主轴在轴向的热变形、机床主轴在径向的热变形、机床主轴在径向与轴向的热变形、刀具相对工件在不同坐标轴方向的位移误差、机床在各坐标轴方向的定位误差等进行预测，并且都取得了较好的预测精度，但模型一般只能用于某一特定机床，鲁棒（坚稳）性较差；第三，建模时温度变量的选择主要还是依靠经验确定，缺乏科学依据；第四，由于数控系统的封闭性，尽管只有少数人设计了误差补偿器，用于热误差补偿实验，但都取得了较好的补偿效果，机床精度得到显著提高。
根据上述结论，这些研究建立的热误差模型主要是针对机床的某一坐标轴方向，或某一误差元素的。
他们有的对机床主轴在轴向或径向的热误差进行了准确预测，有的对刀具相对工件在某一坐标轴方向的位移误差进行了准确预测，进而实施热误差补偿，提高了机床的加工精度。