对机床加工精度补偿的讨论研究

　　随着制造业的快速发展，对机械加工精度的要求也越来越高。面对日益激烈的市场竞争压力，如何提高机床加工精度，保证零件加工质量，降低相关生产成本，提高经济效益是加工企业的发展目标。早期的机床智能性能较差，只能依靠操作者的技能水平来提高加工件的质量，不能在线检测产品误差，更不能影响热变形、刀具磨损、夹具变形等误差。因素得到有效控制。数控技术与数控测量技术的有效结合解决了这一问题。例如，在数控机床上安装精密补偿正元件探头、位置传感器、光栅尺等设备，使机床的加工误差实时反馈给数控系统。机床自动补偿加工精度，提高了零件的加工精度，大大节约了原材料成本。

　　一、机床精度提高技术

　　目前，在零件加工行业中，提高数控机床加工精度的方法主要有两种：一种是误差预防法;另一种是误差补偿法。下面简要介绍这两种方法。

　　1.1防错方法

　　所谓防错，是指提高零部件设计、加工、装配的质量水平，有效控制环境因素，达到消除或减少误差源的目的等措施。例如，采用高刚性、热对称的导轨和滚珠丝杠进行室温控制，可以有效地降低机床的热变形和热源的温升，从而减少误差的发生。

　　误差预防方法主要分为三类：尺寸误差几何误差预防、热变形误差预防和其他误差预防。误差预防方法可以在一定程度上降低误差发生的概率，但要完全消除热变形和几何误差几乎是不可能的。另外，母机床的加工精度对其影响很大，提高零件质量的成本太高，在实际应用中并不常见。

　　1.1.1尺寸误差几何误差预防

　　机床的几何误差主要来源于机床的制造缺陷、机床各部件的匹配误差以及机床的动静态变形。针对这些误差，目前的技术主要从主轴系统和导轨的工艺和材料入手，对数控机床床身、滑枕、立柱、工作台、螺杆等机械部件进行静、动刚度和抗振分析，控制这些部件的静、动态刚度和温度变化，最终提高机床的加工精度。

　　1.1.2热变形误差预防

　　对于数控机床而言，热变形引起的误差占总误差的很大一部分。可以说，热变形误差是影响数控机床加工精度的最重要因素。数控机床的热误差主要是由于机床的内外热源(包括电机、轴承、传动部件、液压系统、环境温度、冷却液等)通过接触面或辐射将热量传递到周围环境，使零件受热变形。热变形误差具有多变量、大滞后、非线性、强耦合等特点。为了防止这类误差，主要采用减少热源、控制传热路径、增加热稳定结构设计等方法。具体地说，是通过控制热源和热量，增加机床运行时的冷却和润滑，改进机床的设计和配置，控制加工工作场所的环境温度等措施，从而降低机床的产量。加热以减少零件的变形。

　　1.1.3其他差错的预防

　　除上述几何误差预防和热变形误差预防外，误差预防还包括伺服误差预防、振动和环境误差预防、检测误差预防。

　　1.2误差补偿

　　1.2.1主轴进给方向台阶面半精加工精度补偿

　　以气缸盖底面精铣为例，用探头检测加工面，修正主轴和夹具变形引起的加工误差，使加工在主轴进给方向进行

　　精度达到±0.15mm/500mm。通过探头补偿技术的有效应用，消除了主轴变形伸长和夹具变形倾斜误差，主轴方向的加工精度达到+0.025mm/500mm，进一步提高了机床的加工精度。

　　需要注意的是，在对设计进行补偿时，必须注意以下几点。

　　(1)必须控制测量存储器补偿量的探针过程与实际校正过程之间的时间差。-一般情况下，不能超过10分钟，否则，由于时间过长，温差会发生不同的变化。测量的校正量不准确。

　　(2)校正量的公差带通常设置为0.4(±0.2)，并且是与先前补偿相比的极限值

　　二、孔加工精度补偿

　　在精加工气缸凸轮轴孔等工件孔时，通常用探头检测加工孔，以检测精加工孔的内表面。同时，还应检测加工孔直径的误差。如果直径公差受限，探头将发出警报。该类孔的加工工艺还可通过探头精密补偿技术消除机床主轴变形伸长和夹具变形引起的误差，使定位尺寸精度达到±0.05mm/500mm。再次，可以更换机床的刀具，以保证加工孔直径的精度。

　　三、机床加工中的精度补偿技术存在的问题

　　提高机床精度的方法主要有两种：误差预防和误差补偿。但是，由于前一种方法不能完全消除误差，且成本较高，所以没有得到广泛的应用。误差补偿法是机械加工行业中比较常用的精度补偿方法。通过误差补偿提高机床的精度具有明显的意义和有效性。在一定程度上节约了机械设备的制造成本，提高了企业的经济效益。但是，目前这种精密补偿技术在数控机床的实际应用中还存在许多问题，主要表现在以下几个方面。

　　(1)误差补偿技术没有建立一个通用的、空间的数控机床建模模型，不同机床之间数学模型的互操作性成为一个主要问题。

　　(2)误差参数确认技术还不完善，不具备在短时间内快速识别误差的能力。

　　(3)机械加工企业对精度补偿技术的认识不够，在相关方面的投入也很小，没有真正将数控技术与精度补偿结合起来。

　　(4)由于数控机床技术水平的限制，一些精密补偿技术无法有效实现。

　　四、结语

　　随着机械技术的全球化，机械加工行业的竞争已进入激烈阶段。如何提高机床的加工精度，保证零件的质量水平迫在眉睫。各机床制造企业必须加大对相关精密补偿技术的投入，建立完善的精密补偿技术应用体系，将精密补偿与数控技术有效结合起来，科学有效地提高数控机床的加工精度，使我国机械加工行业在国际市场上占有一席之地。对刀仪