数控机床的误差分析与研究 .pdfVIP

龙源期刊网

数控机床的误差分析与研究

作者：朱勇

来源：《科协论坛下半月》·2013年第10期

摘要：数控机床在当前生产过程中起到的不可或缺的作用，其精度是一个衡量数控机床

等级的重要指标，而误差是严重干扰数控机床精度的。对误差进行分析，从而总结出误差补偿

的方法。

关键词：数控机床误差分析误差补偿

中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）010-068-02

引言1

自动化的迅猛发展和广泛应用在生产过程中进行精密加工，数控机床加工精度也在不断提

升，并且伴随柔性制造系统（FMS）和柔性制造单元（FMC）的需求不断增加，提出了不同的

加工误差在线监控及前期和实时的补偿技术。

精度是数控机床中的参数。总体而言，提高机床精度是两个基本的方法：防止误差和误差

补偿方法。防止误差的方法显着的局限性，一般造成昂贵的经济成本，误差补偿方法降低制造

设备及设施的成本，具有非常显着的经济效益，所以误差补偿在机械制造行业迅速发展。

数控机床误差分类2

数控机床的误差是指的操作指令的实际作用，相比预计的结果差异的影响的程序。具体的

含义是在机床实际运行中，机床工作台和刀具的运动，理想与实际情况的差异。建立数控机床

误差产生的条件，并导致不同类型的分类方法的特定描述如下。

一般数控机床主要是机床身，立柱，主轴，以及各种直线导轨和旋转轴。所有这一切部件

产生的误差最后都归结都数控机床实际加工的误差。误差来源可以被划分成：（1）几何误差

机床组件；（2）运动误差；（3）热变形误差；（4）切削力；（5）机器重量和负载变形引

起；（6）机械安装误差；（7）测试设备误差；（8）刀具磨损；（9）伺服控制误差和插补算

法误差。

问题的根源可分为几何误差和运动误差，热误差，伺服误差和切削误差的四个类别。在数

控机床误差的各种来源中热误差和几何误差是所占比例最多的，其中的整体误差的45%和

20%，因此减少这两种误差较为重要，以提高机械加工的精度模式。

根据机器上的误差产生的条件是不同的，可分为：

龙源期刊网

（1）静态错误：是指在数控机床不进行切削时，检测存在的误差，其中包括机器的几何

精度和定位精度的两个元素，也就是原来的精密机床和本身重力引起的误差。

（2）准静态误差：这是由于准静态的，并且索引超过一个给定的期间内基本上是恒定

的，或在给定的情况下，变化缓慢。准静态误差对于加工的产品的误差影响占了很大比值。

（3）动态误差：指的实际切割机工件的加工条件下被实现的准确度，它是不仅准确性的

原始制造商的数控机刀具相关的，如处理的记录的过程中，刀具和工件，本身的误差，但切削

力时，速度和其他相关的。

（4）高频率误差：一个动态的误差，如引起的振动带来的相关误差。

再有就是根据数控机床误差性质的不同，可分为：

（1）位置误差：在机床工作台上或工具（机床坐标系中）位置相关的误差，这是一个函

数的坐标系统的位置误差可表示为E=f{x，y，z，其他}，类似的几何误差。

（2）非位置错误：与机床工作台或刀具位置（机床坐标）无关的误差。

数控机床误差3补偿技术分析

以误差检测和分析为基础的误差补偿，以正确的方式使用或偏移误差校正，提高了加工精

度。

根据误差的性质和分类，可以将误差补偿技术分为两类，系统误差和随机误差补偿。系统

误差可以确定是某些因素导致，一个或多个因素存在函数关系导致的有规律的误差，所以测量

系统误差补偿是通常的离线分析处理和补偿的方法；随机误差，在一定的不可控因素的随机误

差引起的没有固定的规则，随机误差补偿测量通常是在实时补偿方法。

按照误差补偿技术的特点有如下几种分类方式：软件补偿和硬件补偿、非实时补偿和实时

补偿、动态补偿与静态补偿。

数控软件补偿已经开发出一种新的误差补偿，这种补偿是用来执行补偿数控命令代码，或

改变模式。数控机床可以加工的NC代码文件，通过实施微机实现的工具和零件之间的相对运

动，因此，能够使用的数控机床的软件补偿技术。

硬件补偿是通过机械装置来改变辅助装置和工件之间的相对位置来实现误差补偿时，准备

的硬件补偿系统和机械设备一