第8章-数控机床误差与补偿

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数控机床位置精度的检测及补偿

存在的主要原因有：①认识方面：对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。②体系方面：从技术的角度关注数控产业化问题的时候多从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。③机制方面：不良机制造成人才流失，不仅制约了技术及技术路线创新、产品创新，而且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。④技术方面：企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。
直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。常用检测方法如图 2-3 所示。
图 2-3 直线运动定位精度检测
按国家标准和国际标准化组织的规定（ISO 标准），对数控机床的检测，
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就以激光测量（图 2-3b）为准。但目前国内激光测量仪较少，大部分数控机床生产厂的出厂检测及用户验收检测还是用标准尺进行比较测量（图 2-3a）。
数控机床产业是制造业的基础产业和战略产业是国民经济的重要支柱是保证国防和尖端工业发展的战略资源。
1．2 我国数控技术发展概况
我国数控技术始于 1958 年，发展历程大致有 3 个阶段：第 1 阶段从 1958 1979 年，即封闭式发展阶段，在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第 2 阶段是在国家的“六五”“七五”期间及“八五”的前期，引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第 3 阶段在国家的“八五”后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段，此阶段我国国产数控装备的产业化取得了实质性的进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达到 50%，配国产数控系统（普及型）也达到了 10%。

数控机床误差来源分析与补偿方法

数控机床是制造业价值生成的基础，是基础制造能力构成的核心。

数控机床水平的高低一定程度上体现了制造业水平的高低。

高精度插补和动态补偿是高档数控机床需要重点开发的方向。

提高数控机床精度的方法：一是误差预防法，在设计和制造环节消除或减少可能的误差源，提高机床机械精度和动态性能，并采用良好的温度控制、隔振措施、气流扰动以及其他机床内外部环境控制手段降低误差源影响；二是误差补偿法，通过软件技术人为制造误差抵消机床原始误差。

相对而言，机械精度提高到一定程度后提升空间有限且成本高昂，且加工条件不断变化导致机床误差也会不断发生变化，必须辅以误差补偿的方法。

1　误差来源机床部件在加工制造过程中存在精度误差，装配安装过程中又会产生累积误差，使得机床最终实际几何参数和位置相对于理想几何参数和位置发生偏移，这个过程中形成的误差叫几何误差。

机床受内部热源（如切削热、摩擦热等）和外部热源（如环境温度变化、热辐射等）的影响，导致机床与标准稳态相比产生附加热变形，由此改变了各组成部分的相对位置，从而产生附加误差，此部分叫热误差。

由于机械刚性不足，机床在切削力、夹紧力、重力和惯性力等作用下产生附加几何形变，导致机床各组成部分相对位置变化而产生的误差叫力误差。

此外，还有机床震颤引起的振动误差，数控系统性能和插补算法产生的控制误差，编码器、光栅等位置检测系统的测量精度产生的检测误差以及其他外界因素干扰造成的随机误差。

其中，几何误差、热误差及力误差3项误差占据绝大部分加工误差，是影响加工精度的关键因素。

对于高速精密数控机床，由于使用电主轴技术，几何精度和刚性均较高。

加工的零件尺寸通常较小，加工过程中的负载也相对较小。

切削力引起的误差在总加工误差的比例，相对于几何误差和热误差也较小。

因此，本文主要介绍几何误差和热误差的测量和补偿。

2　误差测量与补偿方法误差补偿的类型按照补偿实时性分为非实时误差补偿和实时误差补偿。

非实时误差补偿中，误差的检测和补偿是分离的。

数控机床几何误差

数控机床几何误差前言提高机床精度有两种方法。

一种是通过提高零件设计、制造和装配的水平来消除可能的误差源，称为误差防止法(error prevention)。

该方法一方面主要受到加工母机精度的制约，另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。

另一种叫误差补偿法(error compensation)，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。

研究表明，几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70%，其中几何误差相对稳定，易于进行误差补偿。

对数控机床几何误差的补偿，可以提高整个机械工业的加工水平，对促进科学技术进步，提高我国国防能力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。

1几何误差产生的原因普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起：1.1 机床的原始制造误差是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。

1.2 机床的控制系统误差包括机床轴系的伺服误差（轮廓跟随误差），数控插补算法误差。

1.3 热变形误差由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。

1.4切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。

这种误差又称为“让刀”，它造成加工零件的形状畸变，尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差更为严重。

1.5 机床的振动误差在切削加工时，数控机床由于工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域，从而激起强烈的颤振。

导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。

1.6 检测系统的测试误差包括以下几个方面：（1）由于测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差；（2）由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。

1.7 外界干扰误差由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。

数控机床加工误差原因及对策分析

数控机床加工误差原因及对策分析数控车床为零件加工的主要方式，对于零件加工具有较高的自动化水平，但是就实际情况来看，零件加工经常会因为设备自身或者操作不当等因素限制，而造成工件精度达不到专业要求，存在一定误差。

零件加工精度最终由机床刀具与零件间相对位移误差决定，因此需要确定加工误差存在的原因，以降低误差为面对，采取措施进行优化。

本文选择经济性数控机床为对象，就其加工误差与优化对策进行了简要分析。

标签：数控机床；加工误差；补偿0 引言数控机床零件加工经常会因为各项因素的影响而出现误差，即加工后零件实际几何参数与设计几何参数间存在一定偏差，导致零件精确度不能满足设计要求，最终只能作为不合格或者废品处理。

以提高数控机床加工精确度为的目的，需要对各类加工误差原因进行分析，有针对性的采取措施进行处理，对存在的误差进行有效补偿。

1 数控机床加工误差分析经济性数控车床对零件的加工，应用为步进电机开环伺服系统或者半闭环伺服系统来驱动刀具，在这个过程中就会因为受各项因素的影响而存在加工误差。

一方面，数控机床自身因素。

主要是因为数控机床所用构件精确度较低，以及机床装配过程中存在误差，导致零件加工后精确度达不到设计要求。

针对此种误差原因，一般可以就高精度零部件进行更换，以及在装配环节做好控制，争取提高机床自身精确度。

另外，对于部分技术能力可以达到要求的企业，还可以选择对步进电机构成的开环伺服系统进行适当的改造，使其成为闭环伺服系统，来提高零件加工精度[1]。

另一方面，工艺操作因素。

部分零件在加工过程中，会因为机床以及零件本身的热变形，造成切削、振动、装夹、磨损等细节存在误差。

想要对此类误差进行补偿，需要建立补偿模型在CNC系统内补偿，实施难度比较大，对提高数控机床零件加工精确度需要重点研究。

2 数控机床加工误差原因与对策分析2.1 数控机床自身原因2.1.1 控制系统误差（1）开环控制系统。

开环控制系统并未设置反馈装置，数控信号为单向流程，并不能对移动部件实际位移量进行测量与反馈，进而会影响对加工过程中所存误差的调整。

数控机床误差与补偿

通过控制机床内部和外部的温度，减小温度变化对机床精度的影响。
误差补偿法
通过软件或硬件方法，对机床的热变形进行补偿，减小或消除热误差对加工精度的影响。
04
几何误差补偿
几何误差来源与分类
01
制造误差
由于机床零部件制造精度不足导致的误差。
热误差
由于机床运行过程中温度变化导致的误差。
03
02
装配误差
电气误差补偿
通过调整电机的电气参数，如电流、电压等，来减小或消除由于电机性能差异和传动系统误差引起的误差。
传感误差补偿
通过使用高精度的传感器来检测机床的实际位置和姿态，并将这些信息反馈给控制系统，以实现误差的实时补偿。
软件补偿
数学模型补偿
通过建立机床的数学模型，并利用软件算法对模型进行优化，以减小或消除误差。这种方法需要精确的数学模型和高效的算法支持。
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几何误差补偿方法
硬件补偿
通过改进机床零部件制造和装配精度来降低几何误差。
软件补偿
利用数控系统软件对几何误差进行补偿，如螺距误差补偿、反向间隙补偿等。
复合补偿
结合硬件和软件补偿方法，通过优化机床结构设计和改进控制系统实现更精确的几何误差补偿。
05
运动误差补偿
运动误差产生机理
机械传动误差
由于数控机床的机械传动系统（如丝杠、齿轮等）存在制造和装配误差，导致运动过程中产生误差。
自适应补偿技术
总结词
自适应补偿技术是一种能够自动调整和优化补偿参数的误差补偿方法。
VS
详细描述
传统的误差补偿方法通常需要人工设定和调整补偿参数，操作复杂且精度不高。自适应补偿技术能够根据加工过程中的实时反馈信息，自动调整和优化补偿参数，实现动态误差补偿，进一步提高数控机床的加工精度和稳定性。

数控技术第二版课后答案

数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。

测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。

．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。

如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。

b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。

如：简易数控车床和简易数控铣床等。

（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。

具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。

．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。

适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。

（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。

第8章-数控机床误差与补偿ppt课件

根据光栅反馈值与位置指令之差，测得机床反向间隙误差D 根据激光干涉仪测得的机床实际位置与位置指令之差，测
得机床反向间隙误差D
反向间隙测量
27
数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment Technology
8.4 间隙误差补偿
8.3 热误差补偿
二、热误差的测量 1、主轴热变形的测量温度传感器
位移传感器
∆z
主轴系统热误差测量
首先在主轴表面布置多个温度传感器在主轴端面布置非接触式位移传感器，让主轴连续运行，
同时采集各温度传感器温度信号和位移传感器位移信号在主轴端面布置接触式位移传感器，让主轴连续运行一段
时间后，记录一次各温度传感器数据，测量一次热变形。 20 数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment Technology
按误差的性质分类上述误差按误差的性质分类：几何误差属于静态误差，热
误差属于准静态误差，摩擦误差和动态误差属于动态误差，间隙误差虽然属于机械系统误差，但其在机床运行时表现出来，比较特殊。
4
数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment Technology
正向运动
负向运动
D D/2 D/2
O
Xtab
无间隙
D
解决方案：
采用高精度的滚珠丝杠
安装丝杠时进行预紧
用数控系统指令补偿间2隙6
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数控机床空间误差补偿与应用

数控机床空间误差补偿与应用摘要数控机床精度要求的不断提升，逐渐向精密加工发展，因此从对数控机床精度提升角度进行研究，分析了三轴数控机床的各个直线轴误差及三个轴线之间的空间误差关系，对几种误差补偿方法进行综合分析。

从空间误差补偿的角度研究对机床精度的提升，对空间中三个轴线之间的本身误差以及它们之间的误差进行补偿，从空间三维多角度保证机床的精度，同时也是对补偿方法的应用及验证。

关键词：误差；精度；空间误差；误差补偿引言对于数控机床这种基础制造工程技术的发展伴随而来的就是对加工精度要求逐渐由粗加工到精加工再到超精密加工的过程，在这个过程中数控机床的精度发展技术对精密以及超级精密加工尤为重要，通过减少单动环节增加联动过程的误差减小来确保精度的精密程度以及可靠运行的过程。

之所以被称为精密或者超精密加工这都跟工作母机即能达到精细精度的数控机床有着千丝万缕的关系，甚至可以说精密的数控机床决定了加工工件的精密程度等级。

在以往的精密加工过程中往往通过数控机床的装配原件的基准实现，这样的机床生产过程所需时间之长，产量低，从而影响精密技术的发展脚步。

在加工中出现的误差难以避免并消除，通过提升机床装配部件精度的方法不能一直持续进行，因为这种提升程度有限，到一定程度之后就难以进步。

自动化控制技术以及软件技术的飞跃发展，能逐步实现通过微小的进给位移消除在加工过程中产生的误差，从而实现精密加工的保证。

现代的误差补偿技术大多都是随着数控机床的控制系统而进步，不同的数控系统虽然对误差的计算方法及补偿的原理不同，但能实现的效果却是一致的，误差补偿技术的不断持续发展，从多方面补充了因机床元件到达一定程度之后对精度提升没有效果的不足。

做好误差补偿工作对机床精度提升有重要的作用，也是对提升我国工业基础的关键技术，可以减少硬件投入的资金，增强装备制造的能力的重要环节。

1 空间误差分类与定义1.1轴线误差机床X、Y、Z轴运动时，分别产生6项基本误差及三项垂直度误差。

数控机床热误差测量与补偿

入了解和分析机床热误差及其误差源，掌握热误差的的性质、产生规律和对加工精度的影响，准确地测量机床的温度和热误差是进行热误差建模和补偿的先决条件，很多研究人员已经在这个领域进行了深入广泛的研究工作，开发出很多有效的温度和热误差检测方法。温度的检测主要是通过接触式温度传感器粘贴在机床部件表面来测量机床部件温度，温度传感器主要选用热电偶、铂电阻和数字温度传感器等。热误差检测的方法主要有双圆盘法、单圆盘法、球杆法等，这些都属于机床精度的间接测量法。直接测量法是对各种零件进行加工试验，即通过测量加工零件的精度检验热误差。然而，这种情况下，很多因素都影响试验的结果，如材料属性、冷却液和刀具磨损等。
号变换为微电流信号，经信号调理、滤波处理后转换成数据采集卡所要求
的电压信号，数据采集卡通过模数转换再将电压信号转换成计算机可接受的数字量信号，通过在Labview 平台下开发的软件系统，实时显示和存储温度和热误差数据。
传感器
信号
调理
滤波处理
A / D
Buffer （FIFO）
8
PC机内存 Buffer
在误差补偿技术研究中，机床温度是缓慢变化的，热变形量是微米级，要分辨出缓慢变化温度的差异和微小的热变形，这要求检测系统具有高的分辨率和检测精度。同时，为满足实时性要求，检测系统必须具有较快的响应速度和采集速度。 2.2.3 使用方便、灵活、功能丰富
由于检测系统的通道数较多，在实际检测时，要求能任意设定所要通道并能随意设定采样频率和保存间隔时间。对所采集的数据，能够以 excel格式存储以便进行数据处理。还要求检测系统软件具有良好的界面，使用方便。
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电涡流传感器的工作过程是：当被测物体与探头之间的距离发生变

数控机床维修8

第8章机械部件的维修与调整8.1 数控机床主传动系统的结构原理与维修主传动系统是用来实现机床主运动的，它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。

为适应各种不同的加工及各种不同的加工方法，数控机床的主传动系统应具有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可能降低噪声，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

8.1.1 主传动系统目前数控机床主传动系统大致可以分为以下几类：1．电动机与主轴直联的主传动其优点是结构紧凑，但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性致，因而使用上受到一定限制，如图8-1所示。

2．经过一级变速的主传动一级变速目前多用V带或同步带来完成，其优点是结构简单安装调试方便，且在一定程度上能够满足转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比仍与电动机一样，受电动机调速范围比的约束，如图8-2,所示。

图8-1 电动机与主轴直联的主传动图8-2 通过带传动的主传动3．带有变速齿轮的主传动这种配置方式大、中型数控机床采用较多。

它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无极变速，确保低速大转矩，以满足主轴输出转矩特性的要求，如图8-3所示。

4．电主轴电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数控机床上(如图8-4．所示)。

其主轴部件结构紧凑，重量轻，惯量小，可提高起动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声；缺点是制造和维护困难且成本较高。

电动机运转产生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选用主轴轴承以及润滑、冷却装置十分重要8.1.2 主轴部件数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度，它的功率大小与回转速度影响加工效率，它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。

因此，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升。

《数控机床与编程技术》电子教案

《数控机床与编程技术》电子教案第一章：数控机床概述1.1 数控机床的定义与发展1.2 数控机床的组成及工作原理1.3 数控机床的分类及特点1.4 数控机床的应用领域第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本概念2.2 数控编程的步骤与方法2.3 数控编程的常用指令2.4 数控编程的坐标系与坐标变换第三章：数控机床的加工工艺3.1 数控加工的基本原理3.2 数控加工工艺参数的选择3.3 数控加工路径的规划与优化3.4 数控加工中的刀具补偿与切削参数调整第四章：数控编程实例解析4.1 二维轮廓加工编程实例4.2 三维曲面加工编程实例4.3 复杂零件加工编程实例4.4 自动化生产线编程实例第五章：数控机床的维护与故障诊断5.1 数控机床的日常维护与保养5.2 数控机床常见故障及诊断方法5.3 数控机床故障排除与维修实例5.4 数控机床的安全操作与事故预防第六章：数控机床的操作与调试6.1 数控机床的操作界面及功能6.2 数控机床的操作步骤与技巧6.3 数控机床的调试与参数设置6.4 数控机床操作中的安全注意事项第七章：数控系统的参数设置与优化7.1 数控系统的主要功能与结构7.2 数控系统的参数设置方法7.3 数控系统的优化与调试7.4 数控系统常见故障分析与解决方法第八章：数控机床的精度检测与补偿8.1 数控机床精度检测的基本原理8.2 数控机床精度检测的方法与设备8.3 数控机床误差的分析与补偿8.4 提高数控机床加工精度的措施第九章：数控机床的自动化与智能化9.1 数控机床自动化的基本概念9.2 数控机床自动化系统的组成与功能9.3 数控机床智能化的技术途径与实现9.4 数控机床自动化与智能化的发展趋势第十章：数控机床的应用与发展10.1 数控机床在制造业中的应用案例10.2 数控机床技术的创新与发展10.3 数控机床行业的发展现状与趋势10.4 数控机床技术在未来的挑战与机遇重点和难点解析重点环节1：数控机床的定义与发展解析：了解数控机床的基本概念、发展历程和现状对于理解后续章节至关重要。

数控车床丝杠螺距误差的补偿

项目数控车床丝杠螺距误差的补偿一、工作任务及目标1．本项目的学习任务（1）学习数控车床丝杠螺距误差的测量和计算方法；（2）学习数控车床螺距误差参数的设置方法。

2．通过此项目的学习要达到以下目标（1）了解螺距误差补偿的必要性；（2）掌握螺距误差补偿的测量和计算方法；（3）能够正确设置螺距误差参数。

二、相关知识滚珠丝杠螺母机构数控机床进给传动装置一般是由电机通过联轴器带动滚珠丝杆旋转，由滚珠丝杆螺母机构将回转运动转换为直线运动。

1、滚珠丝杠螺母机构的结构滚珠丝杠螺母机构的工作原理见图1；在丝杠1 和螺母 4 上各加工有圆弧形螺旋槽，将它们套装起来变成螺旋形滚道，在滚道内装满滚珠2。

当丝杠相对螺母旋转时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，同时滚珠沿螺旋形滚道滚动，使丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦。

螺母螺旋槽的两端用回珠管 3 连接起来，使滚珠能够从一端重新回到另一端，构成一个闭合的循环回路。

2、进给传动误差螺距误差：丝杠导程的实际值与理论值的偏差。

例如PⅢ级滚珠丝杠副的螺距公差为0.012mm/300mm。

反向间隙：即丝杠和螺母无相对转动时丝杠和螺母之间的最大窜动。

由于螺母结构本身的游隙以及其受轴向载荷后的弹性变形，滚珠丝杠螺母机构存在轴向间隙，该轴向间隙在丝杠反向转动时表现为丝杠转动α角，而螺母未移动，则形成了反向间隙。

为了保证丝杠和螺母之间的灵活运动，必须有一定的反向间隙。

但反向间隙过大将严重影响机床精度。

因此数控机床进给系统所使用的滚珠丝杠副必须有可靠的轴向间隙调节机构。

图2为常用的双螺母螺纹调隙式结构，它用平键限制了螺母在螺母座内的转动，调整时只要扮动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一定距离，在将反向间隙减小到规定的范围后，将其锁紧。

3、电机与丝杠的联接、传动方式直联：用联轴器将电机轴和丝杠沿轴线联接，其传动比为1：1；该联接方式传动时无间隙；同步带传动：同步带轮固定在电机轴和丝杠上，用同步带传递扭矩；该传动方式传动比由同步带轮齿数比确定，传动平稳，但有传动间隙；齿轮传动：电机通过齿轮或齿轮箱将扭矩传到丝杠，传动比可根据需要确定；该方式传递扭矩大，但有传动间隙。

数控加工中的误差及补偿方法分析

数控加工中的误差及补偿方法分析摘要：数控机床现在应用十分普遍，相比普通机床，无论是生产效率还是加工精度均有了明显提升，可保证产品质量满足市场要求。

以提高数控加工精度为目的，分析各种误差产生的原因，以及寻求高精度误差补偿方法，保障数控机床可以稳定运行，维持高精度加工状态。

文章就数控加工误差类型以及补偿方法进行了简单的分析。

关键词：数控加工；高精度；误差补偿数控加工存在着精度高且柔性自动化等特点，对于复杂零件的加工优势突出，被越发广泛的应用于制造业，且取得了显著成果。

为了进一步做到高精度加工，不断减小误差，就需要在生产加工中总结各类误差的表现形式，并分析其产生的原因，寻求更有效的误差补偿方法，例如通过控制温度与振动从根源上来减少甚至消除误差，或者是应用软件工程来进行纠错等，更大程度上实现高精度数控加工。

一、数控加工误差分析1.加工误差分类数据加工生产过程中受多种因素影响而产生加工误差，一类是根据误差条件可分为静态误差、准静态误差和动态误差。

其中，静态误差即数控加工过程中准确度和误差不会因为时间影响而发生变化。

准静态误差是在给定工作环境中会缓慢的发生变化，但是该条件下会始终保持不变，例如特定工作条件下产生的准静态误差本质并不会发生变化或者是变化速度非常缓慢[1]。

另一类则是根据误差来源可分为位置误差与非位置误差。

位置误差即数控加工生产过程中，随着零部件的运动，产生的运动轨迹以及位置与理想条件有着一定偏差，同时期望运动轨迹以及位置与指令相差较大，如几何误差。

数控机床不同零件与零件在生产运动过程中因外界条件的干扰，零部件的实际运行轨迹以及位置与理想条件偏差较大，包括力误差、热误差以及刀具磨损误差等。

2.误差产生原因数控加工生产中因各因素的影响不可避免的会有误差形成，促使切削工艺中工件与刀具的位置发生变化，影响零部件加工精度。

一般数控加工误差产生原因可从加工方法误差与调安误差两个方面分析，只有当误差总和低于允许差值时，才能够做到高精度数控加工。

数控机床的误差补偿

数控机床的误差补偿随着我国经济的飞速发展，数控机床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用,精密加工技术的迅速发展与零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度也提出了更高的要求。

尽管用户在选购数控机床时，都十分看重机床的位置精度，特别是各轴的定位精度与重复定位精度。

但是这些使用中的数控机床精度到底如何呢? 大量统计资料表明:65.7%以上的新机床,安装时都不符合其技术指标；90%使用中的数控机床处于失准工作状态。

因此,对机床工作状态进行监控与对机床精度进行经常的测试是非常必要的,以便及时发现与解决问题,提高零件加工精度。

目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准ISO230-2或国家标准GB10931-89等。

同一台机床，由于采用的标准不同，所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。

数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差与定位精度。

对于这二者的测定与补偿是提高加工精度的必要途径。

一、反向偏差在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电动机、伺服液压马达与步进电动机等)的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。

对于采用半闭环伺服系统的数控机床, 反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度与重复定位精度, 从而影响产品的加工精度。

如在G01切削运动时, 反向偏差会影响插补运动的精度, 若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在G00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。

同时，随着设备投入运行时间的增长, 反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加, 因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定与补偿。

（1）反向偏差的测定反向偏差的测定方法：在所测量坐标轴的行程内, 预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准,再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离,然后再往相反方向移动相同的距离,测量停止位置与基准位置之差，在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定(一般为七次),求出各个位置上的平均值, 以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。

数控机床误差检测与补偿技术

数控机床误差检测方法分为单项误差和综合误差检测两种，目前应用比较广泛的单项误差检测主要是利用合适的测量仪器仪表，对数控机床主要的几何误差进行直接测量。根据
测量基准不同主要有３类方法：一是选用千分尺、深度仪、角
传统制造中影响加工精度的重要因素当属数控机床。数
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｖａｒｉｅｔｙｏｆｔｙｐｉｃａｌＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｅｒｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ，ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｅｒｒｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｙｎａｍｉｃｅｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓａｎｄｄｉｉｃｆｕｌｔｉｅｓａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｏｍｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，Ａｎｄｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｄｅａｓａｎｄｍａｒｋｅｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｍａｄｅｆｕｒｔｈｅｒｐｌａｎｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｅｒｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ

数控机床的误差补偿技术研究

数控机床的误差补偿技术研究摘要：随着科学技术的不断发展，高集成、高质量、高精度已经成为了未来机械行业主要的发展方向，在进行数控机床加工的过程中，加工精度正逐渐成为对国际竞争力和制作水平进行提高的主要技术，为了对我国制作生产的竞争力进行提高，需要对数控机床的加工精度进行提升，其中误差补偿技术就是一种对加工精度进行提升的主要方法。

本文根据国内外对误差补偿的研究情况，对误差补偿过程中主要技术存在的相关问题进行探讨。

关键词：数控机床；误差；补偿1.数控机床中的误差补偿关键技术数控机床误差补偿的主要技术数控机床的误差补偿是对加工精度进行提高的主要措施，进行误差补偿时，主要会使用到补偿实施技术、测量技术、建模技术。

1.1补偿实施技术进行误差测量和建模主要是为了进行误差补偿，在实际补偿的过程中，可以分为离线补偿和实时补偿两个方面，其中离线补偿指的是按照具体测量到的误差对数控加工工序进行调整，使数控机床根据新的加工工序进行误差补偿。

1.2测量技术测量技术主要是为了确定机床的原始误差参数，在进行直接误差测量时，主要使用激光干涉仪器、机械干涉仪器等对不同温度、不同位置机床的误差进行测量，虽然对误差进行直接测量，精确度高，但是比较费工，工作效率低，因此，多用来对单项误差进行测量，间接误差主要是用来对误差相关指标进行测量，然后使用误差模型转换成技术误差。

使用此方法进行测量，效率比较高，多用来测量综合误差。

1.3误差建模误差建模主要由误差元素建模和误差综合建模构成，其中，综合误差建模是根据加工过程中刀具和工件之间的相对位移表示运动模型，误差建模是用来对更加有效的模型进行寻找，将机床存在的误差准确的反映出来。

2.误差补偿关键技术的步骤数控机床操作中误差补偿关键技术的执行，必须遵循操作流程，体现补偿技术的优质性，排除不良因素影响。

第一，检测发生误差的关键点，分析引发误差的原因。

明确各个误差间的关系，通过热变形思想，得出控制点，利用控制点补偿数控机床操作中的误差点，迅速补偿给误差模型，便于及时处理机床制造的误差。

数控机床几何误差及其补偿方法的

几何误差的分类与识别
分类
根据误差的性质和来源，几何误差可分为定位误差、直线度误差、角度误差、垂直度误差等。
识别
通过机床的精度检测、工件的加工精度检测等手段，可以识别并量化几何误差。同时，借助先进的测量设备和检测技术，如激光干涉仪、球杆仪等，可以实现对几何误差的高精度检测与识别。
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CATALOGUE
未来发展趋势与挑战
发展趋势
随着制造技术的不断发展，对数控机床的精度要求越来越高。未来，数控机床几何误差补偿方法将更加注重实时性、自适应性和智能化。同时，随着深度学习、大数据等技术的发展，基于数据驱动的误差建模和补偿方法将成为重要研究方向。
面临的挑战
在实际应用中，数控机床的误差往往受到多种因素的影响，如温度、湿度、磨损等。如何建立更加精确的误差模型，以及如何设计更加有效的误差测量方法和补偿策略，将是未来面临的主要挑战。
来源
几何误差主要来源于机床的制造误差、装配误差、磨损误差以及热变形等因素。
几何误差对机床加工精度的影响
影响加工精度
几何误差会导致刀具与工件之间的相对位置发生偏差，直接
影响工件的加工精度。
影响表面质量
几何误差可能引起刀具在加工过程中的振动，从而影响工件的表面质量。
影响生产效率
为了弥补几何误差带来的加工精度损失，可能需要增加加工时间、调整切削参数等，从而降低生产效率。
实施效果
基于混合补偿法的机床精度提升方案实施后，机床的加工精度得到显著提高，满足了高精度零件的加工需求。
案例三：先进补偿策略在高精度机床中的应用
问题描述
高精度机床对加工精度要求极高，传统的几何误差补偿方法难以满足其要求。

数控加工中的误差及补偿方法

数控加工中的误差及补偿方法摘要：数控机床是制造价值创造的基础，是基础制造能力的核心。

数控机床的水平在一定程度上反映了制造水平。

高精度的误差补偿是先进数控机床的主要发展方向。

如何提高数控机床的精度：一是在应用良好的温度和振动控制的同时减小误差，消除或减少设计和制造过程中可能产生误差的原因，提高数控机床的机械精度和动态性能，控制机床内外环境的措施、气流湍流等方法来减少误差原因的影响。

二是通过软件工程和人为制造错误消除数控机床故障的纠错方法。

相对而言，数控机床精度的提高会遇到很多困难，其中包括改进空间的限制、高昂的成本、不断改变的加工条件、机器故障等。

因此要想提高数控机床的精度，需要进一步研究数控机床的误差补偿技术。

关键词：数控加工；误差；补偿方法引言近年来，随着经济的迅速发展，我国已步入信息技术时代，自动化机械设备数量日益增多，对工业发展和人们日常生活的影响程度不断提升。

数控机床是数字控制下机床的简称，是一种带有程序控制系统的自动化机床，能够有效地解决和处理复杂、精密、多样化、小批量零部件的加工，代表着现代机床控制技术的发展趋势和方向，属于典型的机电一体化产品。

在实际加工过程中，数控机床受诸多因素的影响，会出现加工误差，影响其工作质量，导致其加工的产品出现误差，影响生产企业的经济效益和未来的发展。

1数控机床误差分类1.1操刀问题企业对相关产品实施加工与制造中，想要确保加工与制造的质量与效率，就需选择好操刀路线与换刀方法，特别是大规模生产与制造中，若操刀的线路缺乏合理性、操刀的位置不够准确，就会导致换刀的时间延长，影响到生产的效率提高。

鉴于此，在操作中，需确保操作的熟练度，做好操刀线路的控制，对刀具与换刀的顺序进行合理选择，以确保机械加工的效率，并实现企业的生产效益提升。

1.2设备运行产生的误差①传统轴反转误差。

数控机床在运转的过程中，坐标轴移动或静止都会使机床驱动轴经过加速或者是减速的流程，在此过程中受设备运行的惯性作用以及驱动加、减速度的影响，容易产生加工误差。

8 机床数控技术-第8章数控机床的刀具与工作交换装置-jin-18

8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.1
自动回转刀架
优点：结构简单紧凑换刀时间短缺点：容纳刀具较少。适用于各种数控车床，车削中心。
8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.2
转塔头式换刀装置
转塔头式换刀装置：转塔头上装有几个主轴，每个主轴上均装一把刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现自动换刀。
绪论
计算机数字控制系统数控机床的主运动部件进给伺服系统数控机床的位置检测装置
第3章数控机床结构设计与总体布局
第 7章
进给系统的机械传动结构
第8章数控机床的刀具与工作交换装置
第 9章
数控加工编程
本章知识要点
（1）数控机床的自动换刀装置；（2）数控机床的工作交换装置；（3）数控机床的回转工作台。
机床数控技术
5-6 步进电动机转子有80个齿，采用三相六拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作做直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动最大速度为6mm/s。求（1）步进电动机的步距角（2）工作点的脉冲当量（3）步进电动机的最高工作频率
目
第 1章
第 2章第 4章第 5章第 6章
录
8.1 数控机床的自动换刀装置
8.1.1
自动回转刀架
换刀过程：刀架松开、抬起-->转位-->落下、压紧
1,17-轴；2-蜗轮；3-刀架;4-密封圈；5,6-齿盘；7-压盖；8-刀架；9，20-套筒； 10-轴套；11-垫圈；12-螺母；13-销；14-底盘；15-轴承；16-联轴套；18-蜗杆；19-微动开关；21-压缩弹簧；22-电动机
可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，用的最多的编码钥匙。