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数控机床的误差补偿技术探析

误差的存在会严重影响加工精度，所以，现实中必须注意借助相应技术对数

控机床的误差进行补偿。出于有效补偿的考虑，在确定补偿方法之前，必须要明

确误差产生的原因，以便采取有针对性的补偿策略。本文结合数控机床误差产生

的原因，提出了几种不同的补偿方法，希望可为相关研究工作提供参考。

關键词：数控机床；误差；原因；补偿技术

1前言

数控机床误差的产生原因多种多样，导致的后果是加工精度无法保证。因此，

要想提升加工精度，就必须要首先明确误差出现的原因，并在此基础上确定相应

的误差补偿方式。以产生原因为依据，此类误差主要可分为几何误差、热误差以

及切削力误差三大类，但因诱因不同，每一种误差的补偿方式都不一样，现实中

应注意区分。

2数控机床的误差补偿技术

2.1切削力误差的产生原因及补偿方法

顾名思义，此种误差的产生原因就在于切削力，具体是指加工刀具以及工件

因受到切削力的影响而出现变形，致使切削实现的位置偏离理论位置。在机床发

生变形（其中包括主轴变形以及工作台变形等）的时候，误差便会产生。在当前

的加工作业中，切削方式以及切削对象均发生了一定的变化，加工也受到了来自

新材料的挑战，加工效果整体并不能令人满意。所以，现实中有必要加强对切削

力误差的控制，并通过有效的补偿方式来减小误差对加工效果的影响。

对于此种误差，应明确其具有不可消除的特点，因此，只能加以控制而无法

避免。为了减小此种误差对加工精度的影响，现实中可尝试以下补偿方式：首先，

借助直接测量明确切削力与误差的对应关系。在数控机床运转中，如果切削力出

现变化，那么，主轴伺服电机也会因为受到影响而出现电流改变的情况，对此进

行测量的难度并不大。因而，现实中可考虑借助上述方式来实现对切削力的预估。

其次，以模糊神经理论为支撑，构建综合模型进行分析，并据此确定可行的补偿

方案。

2.2热误差的产生原因及补偿方法

结合当前的研究进展来讲，热的作用对于数控机床误差的影响主要体现在尺

寸误差以及重复性等方面，是影响作用最显著的因素之一。相关数据表明，数控

机床全部误差中，因热变形而出现的误差占到了四至七成。

出于控制热误差的考虑，现实中可考虑以下措施：首先，对数控机床的设计

进行优化，并在同时严格控制材料选用。其次，借助相应的执行装置来达到控制

部件温度的目的。最后，对温度分布特点及其与热变形的联系进行深入研究，并

通过建立模型分析等方式，来进行误差预测。在做好上述几项工作的基础上，借

助NC装置进行误差补偿，将机床因热变形因素出现的刀具位移等现象减至最

少。

此种误差对加工精度的影响不容忽视，补偿技术主要分为两种。第一，原点

平移法。此种方法的原理可以归纳为：控制器对热误差进行计算，并将误差量传

输至CNC控制器，在通过I/O口平移参考原点之后，即可达到误差补偿目的。

第二，反馈中断法。此种补偿的实现需要立足模型分析，在实施的时候需在伺服

系统中的位置反馈环中插入计算得出的数值。在采用此种方法进行误差补偿的过

程中，控制器发挥着重要作用，其不仅能够获取编码器反馈信号，还承担着误差

计算的责任。另外，这个过程中进行的信号加减也需经由控制器实现。在控制器

正常工作的前提下，伺服系统就可以信号加减结果为依据实施进给位置调整，误

差补偿便得以实现。

2.3几何误差的产生原因与补偿方法

数控机床几何误差的特点在于稳定，所以，补偿难度不算太大。此种误差的

产生原因主要有：第一，制造技术因素。此项因素是导致几何误差的最关键因素

之一，具体指的是机床制造工艺存在问题，致使其工作表面存在位置误差，进而

引发了运动误差。第二，控制系统因素，指的是轴系伺服或者插补算法等方面存

在问题。第三，热变形因素，指的是机床结构因受到内部热源或者热扰动的影响

而出现的结构变形。第四，工艺系统异常。此项因素指的是工艺系统在切削负荷

的作用下出现变形等异常情况，引发的误差对于加工效果影响极为显著，特别是

在加工对象为薄壁工件的时候。

对于几何误差，一般来说可通过两种方法进行补偿。首先，单项合成法。单

项合成法的理论支撑是合成公式，基本原理可以概括为：借助直接测量获取单项

误差，之后按照合成公式进行误差分量的计算，并实施有效补偿。其次，直接补

偿。若采用此种方法，第一步就是要借助科学方法获取空间矢量误差。补偿精度

与测量精度及点数关系密切，所以，此项测量必须要保证结果精确。然而，从技