提高数控机床机械加工精度中误差补偿的应用探讨

程天鹏

（新乡职业技术学院，河南 新乡 453000）

在现代化制造业中，数控机床凭借着其加工柔性好、加工效率高和加工精度高等方面的优势，已经取得了广泛的普及和应用。而在数控机床的各项性能指标中，加工精度是最重要的指标，是机械制造业发展水平的重要体现，更是衡量科技和工业生产水平的重要指标之一。文章对数控机床的加工误差进行了分析，尤其重点探讨了误差补偿法在提升加工精度方面的应用，希望对推动我国机械制造业的发展能够提供参考和借鉴。

1 机械加工误差概述

一般而言，影响数控机床加工精度的因素主要有加工系统误差和随机误差，具体则包括：①机床设备是机械制造的产物，所以不可避免地就会带有原始制造误差；②数控机床依靠数控系统实现自动加工运行，所以数控系统的误差也会影响到最终的加工精度；③切削加工会产生热量，而这个热量会引起工具和刀具等出现一定程度的热变形，进而产生误差；④机械切削加工会产生切削力，而切削力也会导致工件、刀具、夹具甚至是机床本身发生一定程度的变形，这自然也会带来误差；⑤现代化的数控机床一般都集成了检测系统，但检测系统本身也可能会产生误差；⑥机床工作时的振动误差影响；⑦因为加工环境和工况变化而导致的误差；最后，其他误差。

在分析确定可能导致机床出现加工误差的因素后，提高加工精度就可以主要采用以下2方面的措施：①通过提升机床的设计、制造和装配水平以及改善加工环境来尽可能地消除误差源，比如采用高刚度的机床主轴、提升机床滚珠丝杠的制造精度、最大限度地降低机床导轨误差以及预热机床等措施，这些措施都可以有效防止误差的产生；②分析当前加工误差的表现形式，然后建立误差补偿模型，通过人为地添加一个新的误差来实现与原有误差相抵消的效果，进而实现机床加工精度的软升级。文章将重点探讨误差补偿法在提升数控机床加工精度方面的应用。

2 误差补偿法

在实际加工过程中，如果发现数控加工的精度降低，那么必然代表着误差产生，此时就可以运用误差补偿法来对既有误差进行补偿，以实现消除和调控误差的目的。与传统机床不同，数控机床的加工过程是由程序控制实现的，即加工过程实现了自动化，所以在进行误差补偿时，也必须针对数控系统和加工程序进行完善，先确定误差来源和形式，再有针对性地应用误差补偿法。误差补偿的本质是人为地制造一个新的误差，并用这个新误差去抵消或减弱导致加工精度下降的原始误差。在这一过程中，需要通过分析、统计和归纳等方法来掌握原始误差的特点和规律，并进一步确保所构建的误差补偿模型与原始误差做到大小相等、方向相反，进而实现误差补偿的目标。

（1）切削力误差分量识别。切削力是由刀具部分决定的，当前已经可以通过数学建模的方式来计算参数。待数学模型建立后，就能够对问题进行及时识别并加以处理。此外，在机械加工过程中，振动幅度过大也会影响到最终的加工精度，而通过对模型各项额定参数的观察，就能够科学地得到最终调整方案，将加工进程中的噪声和振动控制在可以接受的范围内，进而最大限度地消除其对数控加工过程中的影响。

（2）误差辨识。在对数控加工误差进行补偿时，首先要做的就是对误差进行辨识，辨识的准确性会直接影响到误差补偿精度。误差辨识是一项复杂而费时的工作，国内外众多学者都进行了相关的研究，而且提出了不少误差辨识方法，但总的来说，这些方法可以被归纳为以下三类：单项误差直接测量、综合误差测量以及间接测量。

（3）误差补偿技术。根据误差补偿的过程和原理，加工误差补偿技术又可以进一步分为3类：①静态补偿法。这种方法是预先就设定好误差补偿值，然后按照设定的值进行补偿，这显然具有很大的缺陷；②实时误差补偿法。这种方法是根据硬件系统的检测和反馈来进行补偿，它能够根据反馈到补偿系统的信息实时调整补偿值，进而可以切实提升加工精度去，缺点是无法补偿所有误差元素；③综合动态补偿法。这是在实时误差补偿法的基础上开发的，它能够根据工况、环境条件和空间位置变化来对补偿量进行动态调整，而且能实现对各种误差的综合补偿。

［1］王少彬.数控机床机械加工精度提升中误差补偿法的实践研究［J］.科技创新与应用，2017，（10）：163.

［2］李绪平.数控机床的误差补偿技术研究［J］.中国机械，2015，（5）：113-114.

［3］赵秀芹.数控机床机械加工精度提升中误差补偿法的实践研究［J］.山东工业技术，2017，（18）：25.

［4］徐长鑫.机械加工中应用空间误差补偿技术创新研究［J］.价值工程，2015，（32）：153-154.