數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)探究

王嬋

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高集成，高質(zhì)量，高精度已經(jīng)成為了未來機(jī)械行業(yè)主要發(fā)展的方向，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工的過程中，加工精度正在隨著國際競爭力和制作水平的提升而不斷的提升，為了對我國制作生產(chǎn)的競爭力進(jìn)行有效的提高，需要對數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行提升，其中誤差補(bǔ)償技術(shù)就是一種對加工精度進(jìn)行提升的主要方法。本文根據(jù)國內(nèi)外對誤差補(bǔ)償?shù)难芯壳闆r，對誤差補(bǔ)償過程中主要技術(shù)存在的問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；誤差；補(bǔ)償

引言：數(shù)控起床誤差的產(chǎn)生原因有很多方面，導(dǎo)致的后果就會讓加工的精度沒有辦法得到保障。因此，在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中為了能夠保證能夠明確誤差出現(xiàn)的原因，就要在這個(gè)基礎(chǔ)上確定相應(yīng)的誤差補(bǔ)償方式。以產(chǎn)生誤差的原因?yàn)橹饕囊罁?jù)，在這種誤差的主要分為幾何誤差，熱誤差以及切削力誤差幾大類，但是因?yàn)槠鹨虿煌?，每一種誤差的補(bǔ)償方式都不一樣，現(xiàn)實(shí)中應(yīng)注意區(qū)分。

1.數(shù)控機(jī)床中的誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)闹饕夹g(shù)數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償是對加工精度進(jìn)行提高的主要措施，進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，需要使用到補(bǔ)償實(shí)施技術(shù)，測量技術(shù)，建模技術(shù)。

1.1補(bǔ)償實(shí)施技術(shù)

進(jìn)行誤差測量和建模主要就是為了能夠進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在實(shí)際的補(bǔ)償過程中，可以分為離線補(bǔ)償和實(shí)時(shí)補(bǔ)償兩個(gè)方面，其中李先補(bǔ)償就是按照具體測量到的誤差對數(shù)控機(jī)床加工工序進(jìn)行調(diào)整，讓數(shù)控機(jī)床根據(jù)新的加工工序進(jìn)行誤差補(bǔ)償。

1.2測量技術(shù)

測量技術(shù)主要就是為了能夠確定機(jī)床的原始誤差參數(shù)，在進(jìn)行直接誤差測量的時(shí)候，主要使用激光干涉器，機(jī)械干涉器等對不同溫度，不同位置機(jī)床的誤差進(jìn)行測量，雖然對誤差進(jìn)行直接測量，精確度高，但是比較費(fèi)工，工作效率也十分的低。因此，這些方式都比較適用于單項(xiàng)誤差測量，間接誤差主要是用來對誤差相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測量，然后使用誤差模型轉(zhuǎn)換成技術(shù)誤差，使用這樣的方法進(jìn)行測量，效率也十分的高，同時(shí)還能夠用來測量綜合誤差。

1.3誤差建模

誤差建模主要就是有誤差元素建模和誤差綜合建模構(gòu)成的，其中，綜合誤差建模是根據(jù)加工過程中刀具和工件之間的相對位移表示運(yùn)動(dòng)模型，誤差建模是用來對更加有效的模型進(jìn)行尋找，將機(jī)床存在的誤差準(zhǔn)確的反映出來。

2.誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的步驟

數(shù)控機(jī)床操作中誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的執(zhí)行，必須遵守操作流程，體現(xiàn)補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)質(zhì)性，排除不良因素的影響。首先在檢測發(fā)生誤差的關(guān)鍵點(diǎn)，分析引發(fā)誤差的原因。明確各個(gè)誤差間的關(guān)系，通過熱變形思想，得出控制點(diǎn)，利用控制點(diǎn)補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床操作中的誤差點(diǎn)，迅速補(bǔ)償給誤差模型，便于能夠有效的處理機(jī)場制造的誤差。然后就是數(shù)控機(jī)床的設(shè)備位置決定制造的精準(zhǔn)度，根據(jù)幾何關(guān)系確定設(shè)備位置，設(shè)備最初位置影響整體誤差，采用模型的方式，實(shí)行綜合測量，模擬零件，刀具的準(zhǔn)確位置，規(guī)避誤差。第三就是數(shù)控機(jī)床在實(shí)行建模的時(shí)候，需要明確分析誤差實(shí)質(zhì)，利用測量和評估的方式，分析誤差成因，得出誤差分量后，在借助建模表達(dá)誤差，確定各因素之間的影響關(guān)系，以函數(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。第四，執(zhí)行誤差補(bǔ)償主要通過刀具移動(dòng)和部件控制，實(shí)現(xiàn)空間上的誤差轉(zhuǎn)化，盡量利用同水平你逆方向的運(yùn)動(dòng)方式，這樣能夠反饋實(shí)行中部斷裂的情況，同時(shí)還能夠在遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行平行移動(dòng)。最后就是構(gòu)建誤差補(bǔ)償系統(tǒng)之后，借助評價(jià)改進(jìn)的方式，規(guī)劃誤差補(bǔ)償關(guān)鍵技術(shù)的效益。

3.數(shù)控機(jī)床的誤差

在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過程中，熱誤差，幾何誤差，切削力誤差是比較常見的誤差。

3.1熱誤差

由于各個(gè)環(huán)節(jié)的工序要求有所區(qū)別，工件和機(jī)床部件在溫度上就會出現(xiàn)明顯的變化，在熱脹冷縮的影響下，刀具和工件的運(yùn)行角度和路線會發(fā)生變化，影響了加工的精準(zhǔn)度。

3.2幾何誤差

幾何誤差主要是因?yàn)閵A具定位，機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向誤差等出現(xiàn)的誤差，幾何誤差主要是硬件誤差，因此只要誤差值在要求的精度范圍中，企業(yè)會持續(xù)對機(jī)床設(shè)備進(jìn)行使用。

3.3切削力誤差

切削力誤差主要是因?yàn)闄C(jī)床，刀具磨損等引起的誤差，會使生產(chǎn)過程中的慣性，傳送力。重力等造成影響，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了受力變形的現(xiàn)象，對于這種誤差，可以使用機(jī)床設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控，更換零部件等人為方法對管理手段進(jìn)行調(diào)控。

4.誤差補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1直接補(bǔ)償法

進(jìn)行加工直接補(bǔ)償法指的是在實(shí)際的加工過程中，進(jìn)行細(xì)致全面的測量，將誤差點(diǎn)找出，使用差值的方法對各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的誤差數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后修正誤差，使用直接補(bǔ)償法時(shí)，需要保證誤差補(bǔ)償和誤差點(diǎn)坐標(biāo)體系的一致性，要保證測量的準(zhǔn)確性，當(dāng)對補(bǔ)償?shù)木纫蟊容^高時(shí)，需要盡可能將誤差點(diǎn)位的具體位置找出來。

4.2合成誤差補(bǔ)償法

在進(jìn)行合成誤差補(bǔ)償時(shí)，是根據(jù)導(dǎo)致誤差出現(xiàn)的單項(xiàng)因素，利用測量將原始誤差值得出，然后使用誤差進(jìn)行公式的合成，將補(bǔ)償點(diǎn)誤差反向數(shù)值的問題計(jì)算出來。

4.3誤差分解、合成補(bǔ)償法

分解誤差、合成補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕歉鶕?jù)分析得到的誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)，得到數(shù)控機(jī)床中所有單項(xiàng)的誤差，然后利用合成誤差的方法，補(bǔ)償機(jī)床中的誤差，使用這種方法進(jìn)行測量，比較簡單，只需要進(jìn)行一次測量就可以了解所有信息和數(shù)據(jù)，并評價(jià)機(jī)床的精準(zhǔn)度。

4.4反饋修正法

CNC控制方法通常是常用的傳感器網(wǎng)格全封閉或半封閉的編碼器反饋裝置。反饋誤差修正模型的計(jì)算量的增加錯(cuò)誤反饋系統(tǒng)中的基本流程，逆向流和控制的情況和數(shù)字控制系統(tǒng)誤差補(bǔ)償。主體的作用，這種補(bǔ)償方法的數(shù)控反饋系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)流，并且只能補(bǔ)償?shù)妮S向方向上的每個(gè)傳動(dòng)誤差，對于整體空間上的誤差是很難達(dá)到補(bǔ)償效果的。

4.5建模CAD預(yù)補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，通常是基于三維建模軟件對于建模元件和參數(shù)設(shè)置，刀具路徑設(shè)置，附加進(jìn)程的數(shù)據(jù)設(shè)置，并最終生成NC程序。CAD建模預(yù)補(bǔ)償是為了加工的零件建模過程，其基本思想機(jī)床的誤差數(shù)據(jù)分析和處理，最終建立誤差補(bǔ)償模型，并再誤差補(bǔ)償給定接口導(dǎo)入建模過程中，從而達(dá)到加工精度提升的目的。

5.數(shù)控加工誤差補(bǔ)償實(shí)例

實(shí)際的算例是對加工前后程序進(jìn)行對比分析：在補(bǔ)償過程中，程序A中的x、y、z值為刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，而通過誤差模型計(jì)算出的誤差補(bǔ)償量為切削點(diǎn)的誤差補(bǔ)償量值。由于刀具的切削點(diǎn)是變化的，不容易找到這個(gè)點(diǎn)，并且由于刀具的刀心點(diǎn)與刀具的切削點(diǎn)非常接近，而假設(shè)兩點(diǎn)的誤差值近似相等，所以即可以通過模型計(jì)算出的切削點(diǎn)誤差補(bǔ)償值作為刀具中心點(diǎn)的誤差補(bǔ)償量值進(jìn)行計(jì)算。依此類推，循環(huán)運(yùn)行到程序結(jié)束為止，生成補(bǔ)償后的加工程序B。

結(jié)束語：數(shù)控加工誤差補(bǔ)償是通過對點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值進(jìn)行修改來補(bǔ)償誤差達(dá)到提高精度。在線檢測模塊自動(dòng)生成檢測程序，CADC/AM軟件自動(dòng)生成NC文件，誤差補(bǔ)償模塊計(jì)算誤差數(shù)值和誤差補(bǔ)償，這些都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能，不但提高了檢測和加工的精度，而且縮短了誤差補(bǔ)償和數(shù)控加工的周期，提高了誤差補(bǔ)償和數(shù)控加工的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹永潔，傅建中.數(shù)控機(jī)床誤差檢測及其誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2009，4：38-41.

[2]劉麗冰，桑宏強(qiáng)，陳英姝，等.用于加工中心的在線檢測新方法研究[J].新技術(shù)新工藝，2010，11：16-18.