摘 要 本文通过对数控机床的几何误差进行分析和分类研究，阐述了引起机床几何误差的主要因素，并根据不同性质的机床误差提出了具有针对性的几何误差补偿方法，希望可以为机床精度的提高和我国的机械加工工业发展的加速提供有价值的参考。
关键词 数控机床；几何误差；补偿
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0131-01
随着科学技术的发展和信息化进程的不断推进，大家越来越重视产品的质量和水平，这也对生产过程中数控机床的精度和加工产品的质量提出了更高的要求。要想不断提高生产技术，保证产品质量，从而满足新时代下人们的高要求，我们必须要重视数控机床在生产加工过程中的误差控制。数控机床的几何误差是组成机床总体误差的最主要部分，该误差类型具有相对稳定的特点，较容易实现对它的补偿，因此，数控机床几何误差补偿也是现阶段减少机床误差，提高机床精度，促进整个机械加工水平大幅提高的最主要途径，有利于推动我国科学技术的发展和进步。
1 提高数控机床精度的主要手段
误差防止法和误差补偿法是现阶段用于提高数控机床精度的两种主要手段。其中，误差防止手段通过提高机床内部零件的设计水平和装配水平，优化机床的内部结构来降低误差发生的可能性。这种误差控制方式容易受到加工母机精度的影响，同时，要提高机床零件的质量势必会造成加工成本的飙升，经济性不强。与误差防止法不同，数控机床的误差补偿方法一般是通过对机床的加工指令进行更改来实现数控机床的误差补偿的，这种方法可以尽可能地保证机床运动轨迹的完善，达到机床精度软升级的目的。有相关调查显示，数控机床的误差中占主要比例的有两大类误差形式，一是由机床温度引发的误差，另一个就是数控机床的几何误差，这两大误差类别总共占了机床总体误差的70%，而由于机床的温度稳定性差，较难进行控制，所以对数控机床的几何误差的补偿就成了提高机床精度的最主要途径[1]。
2 数控机床几何误差的主要补偿方法
造成数控机床几何误差的原因多种多样，按照这些误差引发因素的不同性质，我们可以将误差原因分为系统误差和随机误差两种。其中系统误差是指数控机床本身固有的误差，因为该误差类型具有可重复性，在进行机床几何误差补偿时我们就可以实行“离线测量”，通过“离线检测-开环补偿”的方式进行误差修正和补偿，减少机床误差。随机误差具有不固定性，多是因为外界环境的影响或运行过程中受到干扰而引发，在对其进行误差补偿时，必须要通过“在线检测-闭环补偿”的手段来消除其对机床精度的不良影响，这种误差补偿方法对测量设备及环境的要求很高，推广起来比较困难。下面我们简单介绍一下我国现阶段使用的三种主要的几何误差补偿方法。
2.1 硬件误差补偿法
硬件误差补偿法即机械式静态补偿法。该方法主要通过对生产应用阶段的数控机床进行调试，计算其误差值，然后采取更换机床零部件的方法对数控机床的内部结构进行优化，以达到减少误差的目的。这种误差控制方法虽然操作起来比较简单，但是无法有效提高数控机床的柔性误差，难以满足实际生产过程中由数控机床加工引起的误差问题，误差控制及补偿效果不佳。因此，随着科学技术的发展和生产水平的提高，硬件误差补偿方式并没有得到广泛地应用和推广。
2.2 实时补偿法
该方法通过安装机床辅助装置的方法，使辅助装置跟数控机床的数据有效联接，将数控机床的温度、机床位置等机床参数输入安装的装置当中，通过装置的机床实体建模对比它们的参数值并对参数进行分析，计算出误差值，之后采取有效措施实行误差补偿，以达到保证机床精度的目的。这种几何误差补偿方法对机床生产加工过程中由定位不科学、定形不完善及温度偏差等因素引起的误差都具有较好的补偿作用，因而得到了较好的推广和应用[2]。此外，通过几何误差实时补偿方法可以有效提高误差补偿的针对性，它可以针对不同的机床类型提供不同的机床误差模型选择，应用起来十分有效和灵活，有利于误差补偿实时性、准确性、便捷性及有效程度的大幅度提高，这同时也是优化机床误差补偿技术的关键。激光技术是数控机床实时补偿方法中用的最频繁的，这种技术一般会选择一个激光测量仪器，将其安装在机床上，通过该仪器将机床及生产加工零件的体积进行等间距分割，形成区间平均的测量点，接着对这些测量点所测得的具体数据进行误差插补，以便得出整个数控机床的误差函数。最后通过使用不同类型的光学仪器对数控机床的不同误差数值进行有效测量。
2.3 软件补偿法
该方法要求在数控机床的生产加工过程中，通过构建闭环模型系统的方式将实时的机床参数从机床传输到模型软件系统上，以便应用该软件系统对参数进行对比分析，确定具体误差值，然后由软件系统将调整结果传输给数控机床系统上，实现加工调整目的。这种误差补偿方式是一种动态的补偿过程，机床在进行零件加工的过程中，同期实行误差补偿。跟别的误差补偿手段不同，误差软件补偿法无需对数控机床的内部结构进行改变，只需要使用一台计算机，实现其与数控机床的有效连接，就可以实现数控机床与模型软件系统之间的参数传输与反馈，达到机床误差调整和补偿的目的，进而有效提高整个数控机床的加工精度。通过软件误差补偿法可以减少数控机床制造过程中形成的硬件缺陷，将数控机床和模型软件系统互相结合，配合应用，是实现机床误差补偿的理想方法。现阶段的软件误差补偿技术中占主要位置的有两种方法，一种是反方向间隙误差补偿法，另一种是由螺距累积误差等因素造成的常值系统性定位误差的补偿方式。机床参数辨识是进行软件补偿的重要环节，其基本流程是：选择数控机床模型→获取机床模型的初始参数→从文本中读入实验数据→辨识X方向的实验数据参数→辨识Y方向的实验数据参数→辨识Z方向的实验数据参数→获得直线度误差。
3 结束语
综上所述，现阶段我们提高机床精度的手段主要有误差防止法和误差补偿法。其中，数控机床几何误差是构成机床总体误差的最主要部分，对该问题的最有效解决办法则是对其进行误差补偿。为了有效解决机床生产加工过程中的几何误差问题，我们必须要综合掌握机床的几何误差补偿技术，尤其是目前比较有效，应用比较广泛的实时补偿法和软件补偿法，进一步提高我国的机械工业的技术水平。
参考文献
[1]王秀山，陈英.国外数控机床误差建模与补偿技术研究的历史及现状分析[J].科技情报开发与经济，2010，3（04）：
66-67.
[2]王民，胡建忠，咎涛，等.五轴数控机床运动误差建模与测试技术[J].北京工业大学学报，2010，14（17）：431-432.