數(shù)控機(jī)床幾何誤差及其補(bǔ)償方法研究

    進(jìn)步機(jī)床精度有兩種方法。一種是通過進(jìn)步零件設(shè)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(jī)精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的進(jìn)步導(dǎo)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(bǔ)償法，通常通過修改機(jī)床的加工指令，對機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到理想的運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)機(jī)床精度的軟進(jìn)級。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機(jī)床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對不亂，易于進(jìn)行誤差補(bǔ)償。對數(shù)控機(jī)床幾何誤差的補(bǔ)償，可以進(jìn)步整個機(jī)械產(chǎn)業(yè)的加工水平，對促進(jìn)科學(xué)技術(shù)提高，進(jìn)步我國國防能力，繼而極大增強(qiáng)我國的綜合國力都具有重大意義。
1幾何誤差產(chǎn)生的原因
普遍以為數(shù)控機(jī)床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：
1.1機(jī)床的原始制造誤差
是指由組成機(jī)床各部件工作表面的幾何外形、表面質(zhì)量、相互之間的位置誤差所引起的機(jī)床運(yùn)動誤差，是數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的主要原因。
1.2機(jī)床的控制系統(tǒng)誤差
包括機(jī)床軸系的伺服誤差(輪廓跟隨誤差)，數(shù)控插補(bǔ)算法誤差。
1.3熱變形誤差
因為機(jī)床的內(nèi)部熱源和環(huán)境熱擾動導(dǎo)致機(jī)床的結(jié)構(gòu)熱變形而產(chǎn)生的誤差。
1.4切削負(fù)荷造成工藝系統(tǒng)變形所導(dǎo)致的誤差
包括機(jī)床、刀具、工件和夾具變形所導(dǎo)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(dāng)加工薄壁工件或使用細(xì)長刀具時，這一誤差更為嚴(yán)峻。
1.5機(jī)床的振動誤差
在切削加工時，數(shù)控機(jī)床因為工藝的柔性和工序的多變，其運(yùn)行狀態(tài)有更大的可能性落入不不亂區(qū)域，從而激起強(qiáng)烈的顫振。導(dǎo)致加工工件的表面質(zhì)量惡化和幾何外形誤差。
1.6檢測系統(tǒng)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(jī)床上的安裝誤差引起的丈量傳感器反饋系統(tǒng)本身的誤差;
(2)因為機(jī)床零件和機(jī)構(gòu)誤差以及在使用中的變形導(dǎo)致丈量傳感器泛起的誤差。
1.7外界干擾誤差
因為環(huán)境和運(yùn)行工況的變化所引起的隨機(jī)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(zhì)，歸為兩大類：即系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。
數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)誤差是機(jī)床本身固有的誤差，具有可重復(fù)性。數(shù)控機(jī)床的幾何誤差是其主要組成部門，也具有可重復(fù)性。利用該特性，可對其進(jìn)行“離線丈量”，可采用“離線檢測——開環(huán)補(bǔ)償”的技術(shù)來加以修正和補(bǔ)償，使其減小，達(dá)到機(jī)床精度強(qiáng)化的目的。
隨機(jī)誤差具有隨機(jī)性，必需采用“在線檢測——閉環(huán)補(bǔ)償”的方法來消除隨機(jī)誤差對機(jī)床加工精度的影響，該方法對丈量儀器、丈量環(huán)境要求嚴(yán)格，難于推廣。

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