數控機床幾何誤差及其補償方法研究

    進步機床精度有兩種方法。一種是通過進步零件設計、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法。該方法一方面主要受到加工母機精度的制約，另一方面零件質量的進步導致加工本錢膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。
     另一種叫誤差補償法，通常通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達到理想的運動軌跡，實現機床精度的軟進級。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對不亂，易于進行誤差補償。對數控機床幾何誤差的補償，可以進步整個機械產業的加工水平，對促進科學技術提高，進步我國國防能力，繼而極大增強我國的綜合國力都具有重大意義。
1幾何誤差產生的原因
普遍以為數控機床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：
1.1機床的原始制造誤差
是指由組成機床各部件工作表面的幾何外形、表面質量、相互之間的位置誤差所引起的機床運動誤差，是數控機床幾何誤差產生的主要原因。
1.2機床的控制系統誤差
包括機床軸系的伺服誤差(輪廓跟隨誤差)，數控插補算法誤差。
1.3熱變形誤差
因為機床的內部熱源和環境熱擾動導致機床的結構熱變形而產生的誤差。
1.4切削負荷造成工藝系統變形所導致的誤差
包括機床、刀具、工件和夾具變形所導致的誤差。這種誤差又稱為“讓刀”，它造成加工零件的外形畸變，尤其當加工薄壁工件或使用細長刀具時，這一誤差更為嚴峻。
1.5機床的振動誤差
在切削加工時，數控機床因為工藝的柔性和工序的多變，其運行狀態有更大的可能性落入不不亂區域，從而激起強烈的顫振。導致加工工件的表面質量惡化和幾何外形誤差。
1.6檢測系統的測試誤差
包括以下幾個方面：
(1)因為丈量傳感器的制造誤差及其在機床上的安裝誤差引起的丈量傳感器反饋系統本身的誤差;
(2)因為機床零件和機構誤差以及在使用中的變形導致丈量傳感器泛起的誤差。
1.7外界干擾誤差
因為環境和運行工況的變化所引起的隨機誤差。
1.8其它誤差
如編程和操縱錯誤帶來的誤差。
上面的誤差可按照誤差的特點和性質，歸為兩大類：即系統誤差和隨機誤差。
數控機床的系統誤差是機床本身固有的誤差，具有可重復性。數控機床的幾何誤差是其主要組成部門，也具有可重復性。利用該特性，可對其進行“離線丈量”，可采用“離線檢測——開環補償”的技術來加以修正和補償，使其減小，達到機床精度強化的目的。
 隨機誤差具有隨機性，必需采用“在線檢測——閉環補償”的方法來消除隨機誤差對機床加工精度的影響，該方法對丈量儀器、丈量環境要求嚴格，難于推廣。

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