数控机床误差补偿技术的研究

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数控机床综合几何误差的建模及补偿研究

机床，是机械加工工作母机，提高其加工精度，一直是科技工作者坚持不懈的追求目标。随着数控技术的发展，数控系统具备了强大数据处理能力，为使用软件技术提高机床精度提供了可能。提高机床精度有两种方法。一是误差防止法 (error avoidence)，即通过提高零件设计、制造和装配的水平来消除可能的误差源。该方法从机床设计制造各阶段开始，采取精化措施，提高设计精度，优化机床系统的结构配置，减少机床自身的各种误差和表现误差。这种精度的提高受当时技术发展水平的限制，且当加工精度要求较高时，采用误差预防的费用将呈指数增加，同时，高精度机床维护费用非常高昂，精度在使用过程中容易丧失。因此，用误差防止法提高加工误差是有限度的。另一种方法是误差补偿法(error compensation)，即通过分析测量现有误差，建立误差补偿的数学模型，通过一个附加的误差补偿系统，人为地在原有系统上引入一个附加误差源，使之与现有误差表现相抵消，以减小误差，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。与误差防止法不同，误差补偿技术将众多形成机床加工误差的因素视为一个不知其相互间作用内情的“黑箱” ，只针对它最终出现的几何误差值予以自动修正。采用误差补偿技术有下列几方面的意义：一是加工精度可以不依赖于机床本身的精度，因此，可以降低对机床零部件的制造精度要求，亦即高精度的工件可以通过精度等级稍低的机床加工出来，从而大大降低制造成本。二是可突破机械加工精度的极限，与机床制造精度的提高相结合，使数控机床的总体精度上升到一个新的台阶，以满足某些尖端产品的高
关键词：数控机床
综合几何误差模型
误差检测与识别
误差补偿
快速检测装置
III
华
中
科
技
大
学
博

数控机床误差补偿评价研究

来，受力补偿和热变形补偿也成为研究重，基于多体理论的综合误差建模以及多线综合误差辨识技术方面也有重要的进展。实现了真正意义上的机电一体化技术的融合。从另一方面讲，误差补偿也不
数字控制技术改变了原有机床的控制方式，刀具的位置可以用数字坐标的形式加以描述和控制，数字控制的机床可以通过编程控制刀具精确地定位于运动空间的任意坐标点，从而可以精确加工包含具有复杂空间曲面的各种零件。精密的机械结构是整个机床精度的基础，因此普遍采用高精度滚珠丝杠，滚动导轨提高传动精度和导向精度。除了提高机械部件的基础精度和刚度，数字控制机床还可以通过软误差补偿技术，补偿机械部件在基础几何精度方面的不足，近年
ｔｅｅｆｃｉｅｓｆｔｔｄ．ｈｆｅｔｎｅｓｏｈｅｍｅｈｏｖＫｅｗｏｄｓＣＮＣｃｉｎｉｃｔｙｒ：ｍａｈｎｅｔｏ；ｏｉｉｎｐｒｃｓｏｒｒｃｍｐｎｓｔｏｒｒｉｅｔｆａｉｉｏｎ
ＡｂｔａｔＩｒｅｍｐｅｔｅｐｓｔｎｌａｃｒｃｆＣｃｉｅｔｏｓｏｅｓｒｒｄｃｉｎｑａｉ，ｔｅｃａａｔｒｏｏｉｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｉｍｖｈｏｉｏａｃｕａｙｏＮＣｍａｈｎｏｌ，ｔｎｕｅｐｏｕｔｕｌｙｈｈｒｃｅｆｐｓ— ｏｉｏｔｔｎｌｐｅｉｏｌｏｌｓｉｃｔｎ，ｉｅｔｃｔｎｍｅｈｄ，ｔｅｅｒｒｃｍｐｎａｉｎａｄｅｒｒｃｍｐｎａｉｎｅｆｃｖｌａｉｎｍｅｈｄｗｒｉａｒｃｓｎｅｌｒｃａｓｆａｉｏｉ＇ｉｏｄｎｉａｉｔｏｉｆｏｈｒｏｏｅｓｔｎｒｏｅｓｔｆｔｅａｕｔｔｏｅｅｏｏｏｅｏｓｕｉｄＢｓｎｅｈｉａｑａｅｅｒｒａａｙｉｔｅａａｅｓｓｅｔｒｏｓａｄｒｄｍｒｏｓｉｏｉｏｒｃｓｎｏｅｍａｈｎｔｄｅ．ｙｕｉｇｔｃｎｃｓｕ — ｒｏｎｌｓｓｏｓｐｒｔｙｔｍａｉｅｒｒｎａｏｅｒｎｐｓｉｎｐｅｉｉｆｔｃｉｅｌｒｃｎｔｏｈｔｏａｒｐｓｄｎａｅｎｔｅＦ－ｓｍｅｈｄｔｎｅｅｃｙｔｍｒｏｅａｉｅｓｚｎｏｃｐｅｒｐｒｉｎ，ｗｈｔｅｅｄｄｔｏｌｗｓｐｏｅ，ａｄｂｓｄｏｈｔｔｔｏｏｉｆｒｎｅｓｓｅｅｒｒｒｌｔｉｉｃｕｉｄｐｏｔｏｅｖｅｏｏｅｈｒｎｅｅｏｃｍｐｎａｅａｄｍａｉｇｅａｕｔｎｎｔｅｅｆｃｆｃｍｐｎａｉｎｆｒｐｓｉｎｐｅｉｉｎｅｏｏｅｓｔｎｋｎｖｌａｉｓｏｆｔｏｏｅｓｔｏｏｉｏｒｃｓｏｒ￣．Ｔｅｅａｌｓａｅｕｅｏｄｍｏｓｒｔｏｈｅｏｔｈｘｍｐｅｒｓｄｔｅｎｔｅａ

数控机床三维空间误差建模及补偿技术研究

ｒｒｍｏｅｉｙｕｉｇｍｕｌ — ｏｙｔｍｈｏｙａｅｐｏｏｅｏｄｌｎｇｂｓｎｔｂｄｙｓｓｅｔｅｒｒｒｐｓｄ．Ｏｎｅｉｆｉｅｃｉｓｏｆｎｏｍｐｎｓｔｏｉｅａｉｎ，ｔｔｅｓｈｅｏｈｒｉ
机床是由多个部件以运动副的形式连接起来，用以实现刀具与工件相对运动的加工设备。一般来说，床结构中的运动副只有一个自由度，由于机机但床本体结构和实际的装配误差，个运动副往往都每存在６个自由度。下面以移动副为例来分析机床结构中存在的误差元素，图１所示，如当拖板沿坐标系轴运动时，在３个平动误差和３个转动误差，存
ｅｂｅｅｏｐｅａｉｎ．Ｏｆｉｅｏｐｎａｉｍｄｄｄｃｍｎｓｔｏｉｎｃｍｅｓｔｏｎ，ａｋｉｏｏｒｃｉｎｃｍｐｎａｉｎａｅＮＣｏｎｄｆｃｒｅｔｏｏｅｓｔｏｂｓｄｏｎｐｒ — ｇｒｍ，ｒａｉｅｈｏｐｎａｉｎｏ－ｍｅｓｏｏｕｅｒｃｅｒｒｆＣＮＣａｈｉｅｔｏｓｂｙｍａｐｉｈａｅｌｚｓｔｅｃｍｅｓｔｏｆ３Ｄｉｎｉｎｖｌｍｔｉｒｏｓｏｍｃｎｏｌｐｎｇｔｅ
中高精度零部件占很大比率，加工质量的要求也对

数控机床误差测量与实时智能补偿关键技术及应用

数控机床误差测量与实时智能补偿关键技术
及应用
随着工程制造业的发展，数控机床逐渐取代了传统的机床，成为
了高效精密加工的主力军。

然而，由于数控机床存在着系统误差、尺
寸误差等问题，导致加工精度不尽如人意。

为了解决这些问题，数控
机床误差测量与实时智能补偿技术应运而生。

数控机床误差测量是指通过对数控机床加工过程中存在的误差进
行精确测量和分析，找出误差的来源及其大小，并将其量化，以便进
一步进行补偿。

通常，数控机床误差可以分为几种类型，如基础误差、运动误差、非线性误差等。

针对不同的误差类型，可以采用不同的测
量方法，如激光干涉、摆角测量、位移传感器等。

数控机床实时智能补偿是指在加工过程中实时检测误差，并通过
计算机智能算法进行补偿，以提高加工精度和加工效率。

实时智能补
偿主要包括两种方法：一种是反馈补偿，即将误差进行反馈并进行补偿；另一种是前馈补偿，即预测误差并在中途进行补偿，以减小实际
误差。

数控机床误差测量与实时智能补偿技术已经得到了广泛的应用，
其主要作用有以下几点：首先，可以提高数控机床的加工精度和加工
效率，从而提高产品的质量；其次，可以减少废品率，降低生产成本；第三，可以提高数控机床的稳定性和可靠性，从而延长设备的使用寿命。

总之，数控机床误差测量与实时智能补偿技术是数控机床加工领
域中的关键技术之一，其应用前景十分广阔。

随着技术的不断发展和
完善，相信它将为工程制造业的发展做出更大的贡献。

五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估

五轴数控机床误差补偿及精度可靠性评估五轴数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造等领域。

然而，由于各种因素的影响，五轴数控机床在加工过程中存在一定的误差。

为了提高加工精度和可靠性，需对误差进行补偿并进行评估。

五轴数控机床的误差主要包括几何误差和运动误差。

几何误差是由于机床结构的制造和组装误差、刚性变形等原因引起的，主要包括平行度误差、垂直度误差、位置误差和角度误差等。

运动误差是由于伺服系统、控制系统等原因引起的，主要包括滞后误差、迟滞误差和不平衡误差等。

这些误差会直接影响加工件的精度和表面质量，因此对误差进行补偿和控制是提高加工质量的关键。

误差补偿是通过测量和分析机床误差，通过数学模型将误差量纳入控制系统，使其在加工过程中进行补偿。

首先需要对机床进行检测和测量，获取机床的误差信息。

常用的检测方法包括激光干涉仪、刚度测试仪等。

其次，通过数学建模和仿真，分析机床误差的来源和特性，建立误差补偿模型。

最后，将误差补偿模型嵌入控制系统中，实现误差的实时补偿。

误差评估是对机床的精度和可靠性进行评价和监控。

通过定期对机床进行精度测试和性能测试，可以得到机床的测量数据。

然后，对测试数据进行统计分析和处理，计算出机床的误差指标，并与加工要求进行比较。

例如，常用的误差指标包括定位误差、重复定位误差、轮廓误差等。

对于超出允许范围的误差，需要进行调整和维修，以确保机床的加工精度和可靠性。

同时，还可以采用传感器和监控系统对机床进行实时监测和预警。

通过安装传感器在关键部位，可以实时感知机床的工作状态和性能，监测其误差变化和趋势。

一旦发现异常情况，监控系统可以及时报警，并进行相关维护和处理。

这样可以避免机床在加工过程中出现严重误差，保证加工质量和工作安全。

总结起来，五轴数控机床误差补偿和精度可靠性评估是提高加工质量和效率的重要手段。

通过对机床误差的测量、建模和补偿，以及对机床精度和可靠性的评估和监控，可以实现机床加工精度的提高和工作可靠性的保证。

数控机床误差实时补偿技术及应用

数控机床误差实时补偿技术及应用数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，然后通过算法和控制系统来实时修正这些误差的技术。

它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，使得加工的零件更加精确和一致。

下面将介绍数控机床误差实时补偿技术的原理、方法和应用。

数控机床误差实时补偿技术的原理是基于机床的误差源和误差特点进行建模，并通过控制系统实时调整机床的运动轨迹来补偿这些误差。

机床的误差主要包括几何误差、动态误差和热误差等。

几何误差是由机床结构、加工刀具和工件等因素引起的，例如导轨的尺寸偏差、传动装置的误差等。

动态误差是由机床运动过程中的惯性力、弹性变形等因素引起的，例如加工过程中的振动和共振等。

热误差是由于机床在工作过程中产生的热源，例如主轴的热膨胀和冷却液的温度变化等。

数控机床误差实时补偿技术的方法一般包括两个步骤：误差测量和误差补偿。

误差测量是通过传感器或测量仪器实时检测机床的误差，并将其反馈给控制系统。

常用的测量方法包括激光干涉法、电容法和光栅尺等。

误差补偿是在控制系统中根据误差测量结果进行数学建模和分析，并根据补偿算法调整控制指令，使得机床的运动轨迹达到期望的精度。

数控机床误差实时补偿技术在实际应用中具有广泛的应用领域。

首先，它可以应用于航空航天领域的高精度零件加工。

航空航天零件对精度和质量要求非常高，数控机床误差实时补偿技术可以有效提高加工精度，降低零件的尺寸偏差和表面光洁度，从而提高航空航天产品的性能和可靠性。

其次，它可以应用于汽车制造领域的模具加工。

模具制造对精度和一致性要求较高，数控机床误差实时补偿技术可以有效减少模具的尺寸和形状偏差，提高模具的加工质量和寿命。

此外，它还可以应用于医疗器械制造、光学仪器加工等领域。

总之，数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，并通过控制系统实时调整机床运动轨迹的技术。

它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，为实现高精度和高质量的零件加工提供了重要的技术手段。

精密机床动态误差补偿技术研究

精密机床动态误差补偿技术研究随着科技的不断发展和工业的不断进步，机床设备的精度要求越来越高，对于传统的机床而言，部件加工误差、温度变化等因素都会对机床的精度造成一定的影响，而动态误差补偿技术的应用则可以有效地解决这一问题。

一、动态误差补偿技术的概念动态误差是指机床在工作过程中产生的误差，其存在与否严重影响零件的加工精度及加工效率。

误差补偿是指通过一定的技术手段对这一误差进行补偿，从而保障机床的加工精度。

动态误差补偿技术则是指利用各种传感器和监测系统实时监测机床的运动轨迹和状态，对其运动轨迹进行在线优化，从而实现对机床动态误差的补偿。

二、动态误差补偿技术的应用1.数控加工中的应用动态误差补偿技术在工业制造中得到越来越广泛的应用，特别是在数控机床加工中，它能够有效地提高机床的加工精度和工作效率。

在数控加工中，机床轴的移动轨迹是根据机床设定的指令、加工速度和输出转矩等参数自主控制，而这一过程中机床的动态误差极易产生，从而影响加工精度。

因此，在数控加工中，动态误差补偿技术应用极为重要，可以大大提高零件加工的精度和效率。

2.航空、航天等领域中的应用对于高精度的航空、航天领域，如制造飞机发动机、导弹等设备，精度要求更高。

而这些领域的生产过程复杂，需要多种形式的加工，从而对机床加工的精度和稳定性都有更高的要求。

因此，动态误差补偿技术在这些领域的应用更显得尤为重要，能够大大提高机床的加工精度，保证零件的质量和稳定性。

三、动态误差补偿技术的研究进展在过去的十年里，动态误差补偿技术已经有了很大的发展和突破。

国内外研究机构和企业在相关领域开展深入研究，提出了更加优秀和有效的动态误差补偿技术。

比如基于光纤传感器系统的动态误差监测技术、基于模型预测控制的动态误差补偿技术等等，这些技术极大地促进了动态误差补偿技术的发展和应用，不断提高机床加工的精度和效率。

总之，动态误差补偿技术是一种非常重要的技术，在机床加工精度和效率方面起到了重要的作用。

数控机床导轨变形误差补偿技术研究

２０１３年４月第４１卷第７期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ａｐｒ．２０１３
Ｖｏ１．４ｌＮｏ．７
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．０７．０２６
ｐｕｔｏｒｆｗａｒｄ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｉｒｎｃｉｐｌｅｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｄｅ — ｃｏｒｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｍａｎｎｅｒｉｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｂａｓｉｓａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｗｈｏｌｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｏｔｈｅＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏ１．ＴｈｅＣＮＣＣＫ６１４０ｌａｔｈｅｉｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅ
ｃｉａｌｌｙｏｒｆｔｈｅｌａｒｇｅａｎｄｈｅａｖｙｔｙｐｅｓ，ｉｔｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈａｔｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｉｎｒｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｇｕｉｄｅｗａｙｄｅｆｏｍａｒｔｉｏｎ，ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＢｙａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆＣＮＣｌａｔｈｅ，ｔｈｅｉｌｕｆｎｅｎｃｅｅａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｇｕｉｄｅｗａｙ

数控机床导轨变形误差补偿技术研究

影响。机床导轨的变形影响了其他关联部件的高精度运行，综合作用下的加工件精度大打折扣。本文对导轨变形对加工件的精度的影响进行分析，探讨导轨变形误差补偿的有效方法，以提高机床对加工零件的加工精度。关键词：数控机床；导轨变形；误差补偿
全球经济的飞速发展带动了加工制造业的飞跃性发展，各个领域技术的进步对机械加工件的加工质量要求也越来越严格。数控机床是机械而是整个加工件的尺寸增加。导轨变形的误差补偿就是将加工件的半径相应的减小，从而将导轨变形引起的加工件尺寸的增加加以抵消，以满足加工件的精度要求。参考下图２所示：
参考文献
从上图１中可以明显的看出，导轨的下凹变形以靠近原点处的工作处最严重，相对来说靠近机床参考处的变形较轻。导轨发生变形，直接对零件的加工精度产生不利的影响。其中以对零件尺寸的影响最直接，导轨下凹后，加工工件的半径直接产生变化，半径加大，零件尺寸增加。另外导轨的下凹对加工刀具的受力性能也有不良的影响。三、导轨变形误差补偿技术
一
、
（一）导轨的磨损变形
图２补偿量的计算
已知加工件的半径为，小凹量，可根据下面公式求出补偿量
：
机床在运行过程中，导轨受到不规则的磨损变形导致导轨的直线度
和扭曲度产生误差，直接影响了导轨的导向精度，从而影响了零部件的加工精度。机床连续的工作，导轨受到持续的承载负荷，难以避免的引起导轨的磨损，如果是在粗加工的条件之下，导轨的磨损变形更加严重。而且机床导轨的总长度上因为受到的磨损力不同，使用频率不同，所以在导轨总体上磨损的程度是不均匀的。（二）导轨的热变形机床导轨在其工作的过程中因为负荷、摩擦和运动等原因引起温度的升高，从而导致机床导轨在受热的状态下发生膨胀变形。机床导轨的热变形是导轨导向产生误差的主要原因之一。导轨的热变形对零部件加工精度的影响在大型数控机床中尤为明显。（三）机床的安装机床安装如果其安装的地基条件不好，水平调整不够，在重力的影响下也会导致机床导轨发生弯曲变形，影响导轨的导向精度。这种原因如果对于精密度高的大型机床，其影响更为明显。如果安装不当，大型机床在自重的作用下，机床导轨很容易产生弯曲变形。二、机床导轨变形对加工件的影响机床导轨变形有多种表现形式，其中以弯曲下凹变形为主，因此本文着重对导轨的下凹变形的影响进行分析。导轨产生弯曲变形后的曲线参照下图ｌ所示：

数控机床误差检测及其误差补偿技术研究

干涉仪测量机床的线性定位误差Ｊ。实测图如图１所示。图中所示激光干涉仪型号是ＲｎｈｗＭＬ０测ｅｉａ１，ｓ
量精度为００ｍ。根据国标Ｇ／１４１２—２０，．ｅａｔｅｔｆｃａｉｌｎｉｅｒｇＺｅｉｇＵｉｒｔ，Ｈｎｚｏ１０７ＣＮ）Ｄｐｒｎｏｈｎｃｇｎｅｎ，ｈｊｎｎｖｓｙａｇｈｕ３０２，ＨｍＭｅａＥｉａｅｉ
Ａｂｔａｔ：Ｉｈｓｐｐｒ，Ｒｅｉｈｗａｅｎｅｆｒｍｅｅｎｉｈａｃｒｃｓｌｃｍｅｔｓｎｏｒｓｄｔａｕｅｓｒｃｎｔｉａｅｎｓａｌｓｒｉｔｒｅｏｔｒａｄｈｇｃｕａｙｄｉｐａｅｎｅｓｒａｅｕｅｏｍｅｓｒｓｔｅｐｓｔｏｎｒｏｓａｄｔｅｍａｒｏｆｔｅｓｉｌｎｔｅｍａｈｎｅｔｏｓｈｏｉｎｉｇｅｒｒｎｈｒｌｅｒｏｈｐｎｄｅｉｈｃｉｏｌ．Ｔｈｉｅｒｐｓｔｏｉｒｏｉｓｅｌｎａｏｉｎｎｇｅｒｉｓａｅｃｍｐｎａｅｈｏｒｏｅｓｔｄｂｙｔｅｃｍｐｅｓｔｎｏｈｈｒａｔｈａｄｔｒａｌａａｃｎｔｅｍａｈｉｅｔｏｓｎａｉｆｔｅｔｅｄｐｉｎｈｅｄｃｅｒｎｅｉｈｃｎｏｌ．Ｔｈｏｃｅｔｅａｉｔｒｉｎｏｐｎｌｓｒａ — ｉｏｅａｅｙｍｏｆｉｈｃｄｔｈｈｒｌｄｓｏｏｆｔｓｉｄｅｉｅｌ— ｔｍｔｈｅｍｅｃｍｐｎｓｔｄｂｄｉｎｇｔｅＧｏｅｗｉｈｔｅＰＭＡＣｃｎ・ｙｏ－ｔｏｙｔｍ．Ａｃｏｄｎｇｔｈｘｒｍｅｔｍｅｈｄ，ｔｅｃｍｐｎａｉｎｉａｉｔｄｖｒｆｃｉｅｒｌｓｓｅｃｒｉｏｔｅｅｐｅｉｎｔｏｈｏｅｓｔｏｓｖｌｅｅｙｅｆｔｖ．ｄａｅＫｅｙｗｏｄｒｓ：ＣＮＣｃｎｏｓ；ａｅｎｅｆｒｍｅｅＣＣＤｓｒＤｉｐａｅｎｅｓｒ；ｒｏｍｐｅｓｔｎＭａｈｉｅＴｏｌＬｓｒＩｔｒｅｏｔｒ；ａＬｅｓｌｃｍｅｔＳｎｏＥｒｒＣｏｓｓｎａｉｏ

数控机床加工误差补偿技术的研究【附程序】

摘要加工精度是机床最重要的性能指标之一。

本课题运用多体系统运动学为核心的误差分析理论体系，对三轴数控机床精度问题进行了系统、全面的分析，并重点在数控机床误差测量、误差分析建模、误差辨识以及误差补偿等方面的研究，通过建立误差模型，得出误差在刀具运动过程中的传递规律，给出了过程，为了提高加工精度，从而对机床进行了软件误差补偿。

本文主要从以下几个方面的内容进行了研究和探讨：(1) 研究了机床的精度分析的基本理论，对多体系统运动学以及基于该理论的机床误差建模、误差辨识及误差补偿的方法作了科学性的研究。

数控机床误差参数的正确辨识是数控机床补偿的必要前提条件。

(2) 详细分析了三坐标9线误差分析方法，以沿X向运动为例，算得六项误差参数，为例，具体给出其计算继而同理可以推算出沿Y向和Z向的十二项误差参数，之后又以xy方法，同理可推算出其余两项垂直度误差。

由此得到21项误差，并以X向为例，做实验，将测得值和计算的两个误差进行比较，发现误差相差比较小。

(3) 详细阐述了软件补偿数控指令的修正算法，再根据此建立了软件补偿系统，分别对软件系统的软硬件流程进行详细阐述，最后通过此项技术的误差补偿，数控机床的各项误差都有所降低，达到了本课题提高机床加工精度的目的。

但是本课题的成果尚未应用到生产实际中，在今后的研究中，还要进行大量的实验去获取大量的实际数据，为今后该方法的实际应用奠定基础。

关键词：数控机床；几何误差；多体系统；误差补偿AbstractThe machining accuracy is one of the most important performance indexes for machinetools．Theoretical analysis of system error based on the kinematics of multi-body system as the core, the three axis CNC machine tool accuracy problem analyzed system, comprehensive, and focus on the NC machine tool error measurement, error analysis, error identification and the error compensation model etc., by establishing the error model, transfer of error in the tool motion process in conclusion, given the process, in order to improve the machining precision, thus the software error compensation of machine tools. The following issues are mainly studied and addressed in this thesis：(1) Research on the basic theory analysis of the accuracy of machine tools, the kinematics of multi-body system and method of the theory of the machine tool error modeling, error identification and the error compensation based on the scientific study. Correctly identifying the geometric error parameters is a necessary prerequisite for compensation of NC machine.(2) After establishing the precision model of machine tools，the measurement and evaluation of their error parameters have been started．There are many kinds of error parameters in the machine tool to influence its machining accuracy．The recognized strategies of error measurements and evaluations for machine tools are introduced．After that，this paper has detailed a new method defined as twelve—line method for the sake of making the most of double．frequency laser interferometers to measure and evaluate 21 geometric errors of three-axis system．Based on these researches，the problems of the error measurement and evaluation of machine tools in the application process of MBS theories are resolved perfectly．(3) This paper put forward index systems of machining contour errors，through error compensation of this technology, the NC machine tool error are reduced, reaches the aim of improving the machining accuracy of machine tools. But the result has not been applied to the actual production, in future research, but also a large number of experiments to obtain a large number of actual data, and lay the foundation for the future application of the method.Key words：machine center; geometric error; multi-body system; error compensation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1数控机床加工误差补偿技术的研究内容和意义 (1)1.2国内外的发展概况及分析 (1)1.3误差补偿技术研究应达到的要求 (1)1.3.1 研究的指导思想 (1)1.3.2 应要达到的要求 (2)2 数控机床的主要误差来源及补偿方法的研究 (3)2.1数控机床的误差来源及分类 (3)2.1.1 数控机床的误差产生的原因及分析 (3)2.1.2 数控机床的误差分类 (3)2.1.3 数控机床的误差补偿技术研究 (4)2.2基于多体系统理论的几何误差模型 (4)2.2.1多体系统拓扑结构的描述 (4)2.2.2 实际情况下多体系统的位置关系 (5)2.3误差分析及参数辨识 (7)2.3.1 三坐标误差分析 (7)2.3.2 数控机床误差补偿的误差参数辨识 (7)2.3.3 误差补偿的实验与结论 (9)2.5本章小结 (10)3数控机床加工误差补偿系统 (11)3.1几何误差软件补偿法选择与分析 (11)3.1.1 误差补偿方法的分类与选择 (11)3.1.2 软件补偿数控指令修正算法 (11)3.2误差补偿系统的硬件设计分析 (14)3.2.1 软件补偿数控指令修正算法 (14)3.2误差补偿系统的软件设计分析 (15)3.3本章小结 (19)4 数控机床加工的误差补偿及仿真验证 (20)4.1误差补偿系统的软件补偿实验 (20)V4.1.1 数控机床类型及约束参数的设定 (20)4.1.2 机床误差参数辨识模块 (21)4.1.3 共建位置及刀具参数输入 (22)4.2数控机床误差补偿软件的仿真验证 (23)4.2.1 针对X向测出的误差前后数据记录 (24)4.2.2 三坐标轴上误差补偿前后误差值的分析 (25)4.3本章小结 (27)5 结论 (28)5.1全文总结 (28)5.2存在的问题及分析 (28)5.3数控机床加工误差补偿技术的展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)数控机床加工误差补偿技术的研究1 绪论1.1 数控机床加工误差补偿技术的研究内容和意义在现今高科技环境下, 制造领域正向高精度、高质量、高集成度和智能化方向发展，人们对机械产品的精度和质量要求越来越高，要求必须采用高精密制造加工技术,而作为制造加工的主要设备数控机床的精度技术,已成为提高制造水平和国际竞争力的关键技术[1]。

数控机床误差实时补偿技术总结

数控机床实时误差补偿技术的学习总结第1章绪论制造业的高速发展和加工业的快速提高，对数控机床加工精度的要求日益提高。

一般来说，数控机床的不精确性是由以下原因造成：[1]机床零部件和结构的几何误差；[2]机床热变形误差；[3]机床几何误差；[4]切削力（引起的）误差；[5]刀具磨损误差；[6]其它误差源，如机床轴系的伺服误差，数控插补算法误差。

其中热变形误差和几何误差为最主要的误差，分别占了总误差的45％、20％。

提高机床加工精度有两种基本方法：误差防止法和误差补偿法（或称精度补偿法）。

误差防止法依靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本书的精度来满足机械加工精度的要求。

由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价也很昂贵。

误差补偿法是认为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差，提高零件加工精度目的的方法。

误差补偿法需要投入的费用很小，误差补偿技术是提高机床加工精度的经济和有效的手段，其工程意义非常显著。

误差补偿技术（Error Compensation Technique，简称ECT）是由于科学技术的不断发展对机械制造业提出的加工精度要求越来越高、随着精密工程发展水平的日益提高而出现并发展起来的一门新兴技术。

误差补偿技术具有两个主要特性：科学性和工程性。

1．机床误差补偿技术可分为下面七个基本内容：[1]误差及误差源分析；[2]误差运动综合数学模型的建立；[3]误差检测；[4]温度测点选择和优化布置技术；[5]误差元素建模技术；[6]误差补偿控制系统及实施；[7]误差补偿实施的效果检验。

2．数控机床误差补偿的步骤：[1]误差源的分析和检测；[2]误差综合数学模型的建立；[3]误差元素的辨识和建模；[4]误差补偿的执行；[5]误差补偿效果的评价。

3．数控机床误差补偿技术研究的现状：[1]过长的机床特性检测和辨识时间；[2]温度测点布置位置优化；[3]误差补偿模型的鲁棒性；[4]误差补偿系统及实施；[5]五轴数控机床多误差实时补偿问题。

数控机床误差补偿技术现状与展望

数控系统工作不产生影响。补偿具有很好的实时性，通过对误差模型的优化和修改也使得补偿更加灵活、简便和有效。由于现在的发那科、海德汉、西门子等数控系统都有这种原点偏移功能，而且国内的数控系统中也正在嵌入这种功能，所以，这种补偿是今后发展和应用的方向。图ｌ是这种补偿器的结构图示意，图２是具体实时补偿原理图。实时补偿原理或过程如下：首先通过布置在
于５０年代，到７０年代末，有关机床热变形及误差
补偿技术研究工作在不少高校和研究单位先后展
开。近年来，天津大学、西安交通大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、北京机床研究所、北京理工大学、清华大学、南京航空航天大
三、补偿技术主要不足和难点的解决策
略及其研究课题
１．基于机床外部坐标系原点偏移的实时补
偿器研制利用机床数控系统具有的机床外部坐标系原点偏移功能，根据机床温度、位置坐标甚至切削
力数值信号的反馈对数控机床误差进行实时补偿。机床外部坐标系原点偏移的方法不需要对ＮＣ指令作修改，也不影响各个加工坐标的功能，对原有
一
也在变化。这就说明了为何在一般激光测量仪测得机床定位误差等后进行补偿，但在实际的切削过程中这种补偿的效果并不令人十分满意，其实补偿的是机床冷态的定位误差，而实际上在加工过程中的定位误差是随着机床温度变化而有变化的，故这种既是与机床运动坐标有关的几何误差

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。

数控机床运动误差补偿方法研究

数控机床运动误差补偿方法研究
保栋梁
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2024()8
【摘要】在加工零部件过程中,常见的数控加工机床运动轨迹比较单一,也无法避免机床在加工过程中产生的运动轮廓误差,因此本文研究其运动误差补偿方法。

本文
介绍了目标数控机床的概况,在分析数控机床运动误差的基础上,提出基于比例积分
微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制的数控机床误差补偿方法。

为了防止PID控制信号偏大或过小,提升运动误差补偿精确度,在PID控制器计算过程中引入粒子群优化算法。

经仿真试验验证,使用效果良好,有效提升了数控机床的
加工精度,最大程度避免了数控机床运动误差导致的产品加工质量下降。

【总页数】3页(P13-15)
【作者】保栋梁
【作者单位】苏州高等职业技术学校
【正文语种】中文
【中图分类】TG519
【相关文献】
1.数控机床运动误差智能补偿方法分析
2.数控机床径向运动误差的形成机理及补偿方法研究
3.矿山机械数控机床误差补偿方法研究
4.球杆仪的三轴数控机床几何误
差检测方法与误差补偿
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数控装备误差补偿关键技术研究

数控装备误差补偿关键技术研究
潘芳煜;白跃伟;聂黎;王小刚;刘凯;伍小燕
【期刊名称】《上海第二工业大学学报》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】制造业虚拟工厂模式可以降本增效、优化服务质量,是应对全球化激烈竞争的不二选择。

在该模式下,为不断提升产品质量,主要研究与之生产过程相关的数控装备精度提升关键技术即误差补偿关键技术,具体包括误差源分析、误差建模、误差测量及误差数据处理。

由此,以五轴机床为数控装备的代表,找出了影响其精度的45项几何误差;并通过误差建模,构建了这45项误差与五轴机床系统总误差的关系;其次,根据五轴机床误差特性,构建了测量系统,并证实了该系统的有效性;最后,针对测量数据,展开误差处理分析,解决了非测量节点数据问题,同时大幅降低了数据量信息,为快速有效地进行误差补偿奠定了数据基础。

【总页数】9页(P62-70)
【作者】潘芳煜;白跃伟;聂黎;王小刚;刘凯;伍小燕
【作者单位】上海第二工业大学智能制造与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH69
【相关文献】
1.数控机床几何误差和误差补偿关键技术
2.数控机床误差检测及其软件误差补偿技术研究
3.数控加工误差补偿的关键技术与补偿技巧
4.数控机床误差检测及其误差补偿技术研究
5.数控机床误差补偿的关键技术研究
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五轴数控加工中的误差补偿算法研究

五轴数控加工中的误差补偿算法研究五轴数控加工是现代制造业中的一项重要技术，在如此精密的工艺中，准确控制加工机床的误差十分关键。

然而，在加工过程中，由于各种原因，加工质量往往无法完全满足设计要求。

因此，在五轴数控加工加工中采用误差补偿算法是一种有效手段。

误差来源在五轴数控加工中，误差来源主要有机械误差、热变形误差、刀具磨损、零件安装姿态变化等因素。

这些误差会导致实际工件与模型之间存在差异，最终影响工件的加工精度。

误差补偿算法误差补偿算法是通过对加工系统进行监控和检测，从而获得机床的误差信息，然后根据误差信息对加工轨迹进行调整，修正零件形状和大小的方法。

根据补偿方式不同，常用的误差补偿算法主要有后补偿算法和前补偿算法。

后补偿算法是在加工完成后对实际加工数据进行纠正，以达到准确的加工目的。

而前补偿算法则是在加工前预先计算好修正量，通过对加工程序进行修改实现自动补偿。

常用的误差补偿算法1. 工具中心点补偿（TCP补偿）工具中心点补偿是一种常见且简单易行的误差补偿方法，其原理为通过调整工具刀具轴与工件表面的距离，以实现工件表面精度的提高。

该方法适用于直线轨迹或二次曲线轨迹的加工，精度达到0.01mm，但是该方法只能对加工尺寸进行粗略调整而无法精细修正。

2. 堆积误差补偿堆积误差补偿方法是指通过计算加工误差累积值来进行补偿，该方法适用于复杂曲面的加工，可达到较高的加工精度。

其流程为：先测量出第一次加工后工件的实际位置与理论位置之间的差异，然后通过相应的算法来修正加工轨迹，以修正误差造成的影响。

3. 动态误差补偿（DEC）动态误差补偿是一种基于数控系统连续迭代优化技术的方法，该方法能够实现在线误差监测、实时补偿，提高加工装备的定位精度。

总结五轴数控加工误差补偿算法的研究是现代制造业发展的重要方向。

当前，随着加工精度要求的不断提高，各种误差补偿算法也不断得到改进和创新。

未来，应继续开展相关研究，将研究成果真正应用于实际生产中，为提高五轴数控加工质量和效率做出更大的贡献。

《2024年多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》范文

《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，多轴数控机床作为高精度、高效率的加工设备，在机械、航空、汽车等领域得到了广泛应用。

然而，由于机床结构复杂、加工环境多变等因素的影响，机床的加工精度往往受到一定程度的限制。

因此，对多轴数控机床的精度建模与误差补偿方法进行研究，对于提高机床的加工精度和加工质量具有重要意义。

二、多轴数控机床精度建模多轴数控机床的精度建模主要包括几何精度建模和运动学精度建模两个方面。

1. 几何精度建模几何精度建模主要是对机床的几何误差进行建模。

几何误差包括机床各部件的形状误差、位置误差以及装配误差等。

通过对机床的几何误差进行精确建模，可以了解机床的几何精度状况，为后续的误差补偿提供依据。

在几何精度建模过程中，需要采用先进的测量技术和数据处理方法，如激光干涉仪、三坐标测量机等设备对机床进行精确测量。

同时，还需要建立数学模型，将测量结果与机床的几何误差进行关联，从而得到机床的几何精度模型。

2. 运动学精度建模运动学精度建模主要是对机床的运动学误差进行建模。

运动学误差包括机床各轴的运动轨迹误差、速度误差以及加速度误差等。

这些误差会影响机床的加工精度和加工质量。

运动学精度建模需要采用高精度的运动控制技术和传感器技术，对机床的运动轨迹进行实时监测和记录。

同时，还需要建立数学模型，将监测结果与机床的运动学误差进行关联，从而得到机床的运动学精度模型。

三、误差补偿方法针对多轴数控机床的误差，可以采取多种补偿方法。

常见的误差补偿方法包括软件补偿和硬件补偿两种。

1. 软件补偿软件补偿是通过修改数控系统的控制算法或参数，对机床的误差进行实时补偿。

软件补偿具有成本低、易于实现等优点，因此在多轴数控机床中得到了广泛应用。

软件补偿的具体实现方法包括：首先，通过建立机床的误差模型，确定误差的类型和大小；然后，根据误差模型，修改数控系统的控制算法或参数，实现对误差的实时补偿。

数控机床误差补偿关键技术及其应用

数控机床误差补偿关键技术及其应用一、本文概述随着现代制造技术的飞速发展，数控机床作为精密制造的核心设备，其加工精度和效率直接决定了产品质量和生产效益。

然而，在实际应用过程中，数控机床不可避免地会受到各种误差的影响，如几何误差、热误差、力误差等，这些误差的存在严重影响了机床的加工精度和稳定性。

因此，对数控机床误差补偿关键技术的研究与应用，已成为当前制造业领域的研究热点和难点。

本文旨在深入探讨数控机床误差补偿关键技术及其应用。

对数控机床误差的来源和分类进行详细分析，明确误差补偿的重要性和必要性。

重点介绍了几种常用的误差补偿方法，包括基于误差模型的补偿、基于在线测量的补偿以及基于的补偿等，并对各种方法的优缺点进行了比较和评价。

结合具体的应用案例，详细阐述了误差补偿技术在提高数控机床加工精度和效率方面的实际效果，为实际生产和科研工作提供了有益的参考和借鉴。

本文的研究不仅有助于深化对数控机床误差补偿技术的理解，也为推动制造业的转型升级和提高产品质量提供了有力的技术支持。

二、数控机床误差来源与分类数控机床作为现代制造业的核心设备，其加工精度直接决定了产品的质量和性能。

然而，在实际运行过程中，数控机床会受到多种因素的影响，导致误差的产生。

这些误差不仅会影响机床的加工精度，还会缩短机床的使用寿命。

因此，对数控机床的误差来源进行深入分析，并采取有效的补偿措施，对于提高机床的加工精度和稳定性具有重要意义。

几何误差：这是指由于机床结构本身的设计、制造和装配不当所导致的误差。

例如，机床床身、导轨、主轴等部件的几何形状误差、位置误差以及运动误差等。

热误差：数控机床在工作过程中，由于内部热源和外部热环境的影响，会产生温度变化，从而导致机床结构发生热变形，产生误差。

热误差是数控机床误差中的重要组成部分，对加工精度的影响较大。

动态误差：这是指机床在运动过程中，由于惯性力、切削力等动态因素导致的误差。

例如，机床在高速运动时，由于惯性力的作用，会使机床结构发生弹性变形，从而影响加工精度。

数控机床误差检测及补偿技术研究进展

数控机床误差检测及补偿技术研究进展发布时间：2022-09-23T01:03:33.650Z 来源：《中国科技信息》2022年10期5月作者：卢业坚[导读] 在高精度的工业中，零部件的成型工艺和外观精度越来越高，普通CNC的通用部件，卢业坚福建省产品质量检验研究院(350002)摘要：在高精度的工业中，零部件的成型工艺和外观精度越来越高，普通CNC的通用部件，很难达到航空、船舶、轨道交通等领域的标准。

本文从CNC机床常见的失效根源入手，对其进行了详细的介绍，并对其技术取得的主要进展进行了探讨，并对今后的发展方向进行了展望和分析，提供许多科技科研工作的参考依据。

关键词：数控机床；误差检测；补偿技术引言：随着我国制造业快速发展，航天航空，城市轨道，电子器件；通讯等高端产业，零部件的精确度越来越高，零部件的制造也越来越复杂，这对数控加工设备的发展提出了新的挑战。

CNC作为一种重要的加工设备，其精确度对保证其质量至关重要。

因此，全面掌握数控机工作期间产生的误差，对于保证产品的数目和发现数控设备的加工精度问题具有重要作用。

一、数控机床加工精度的现状与研究结果针对 CNC机床机械装置的误差进行标定，首先要深刻认识和分析，掌握其特性；正确掌握两者之间的联系。

分析误差，可以从源头和类型入手。

CNC机床的误差和误差校正技术发展到了一个整体的技术水准。

在解析层面上，包括误差元素和误差来源的鉴别分离，误差检验（包括电感器布置和提高监视点），误差实体模型（包括误差元素实体模型、误差补偿实体模型）、完成误差补偿功能评价等。

在整个补偿期间，根据误差的分析方法、误差元素实体模型和瞬时工作的温度与位置等效的实时数据，对误差进行实时监测。

误差校正是指通过移动（或转动）来推动制造加工的 CNC刀具和工件在与该位置方向相反的角上具有某种相对性的速度、位置补偿。

二、数控机床故障产生的根源与检验影响 CNC加工效率与精度的主要影响因子有很多，主要包括关键结构参数、关键加工参数以及环境条件。