浅谈数控机床几何误差的补偿方法

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。

《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，多轴数控机床作为现代制造技术的重要组成部分，其精度和效率直接影响到产品的质量和生产效率。

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，具有重要的理论价值和实践意义。

本文旨在探讨多轴数控机床的精度建模及误差补偿方法，以期为提高机床的加工精度和稳定性提供理论支持。

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。

几何精度建模主要关注机床各部件的几何形状、尺寸和相对位置等参数对机床整体精度的影响；运动学精度建模则主要关注机床运动过程中各轴的运动轨迹、速度和加速度等参数对加工精度的影响。

在几何精度建模方面，需要综合考虑机床的机械结构、传动系统、导轨系统等因素，建立准确的数学模型，以便分析各因素对机床精度的影响。

运动学精度建模则需要基于机床的运动学原理，建立各轴的运动方程，分析各轴在运动过程中的动态特性，以及其对加工精度的影响。

三、误差来源及分析多轴数控机床的误差来源主要包括机床本身的制造误差、装配误差、热误差、切削力引起的误差等。

这些误差会导致机床的几何精度和运动学精度下降，从而影响加工质量。

因此，需要对这些误差进行深入分析，找出其主要来源和影响因素。

四、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。

其中，误差预测模型法、神经网络法、模糊控制法等是较为常用的方法。

这些方法可以根据不同的误差来源和影响因素，建立相应的预测模型或补偿算法，对机床的误差进行实时补偿。

具体而言，误差预测模型法可以通过建立机床误差与各影响因素之间的数学模型，预测机床的误差值，并进行实时补偿。

神经网络法则可以利用神经网络的学习和记忆能力，对机床的误差进行学习和预测，并实现自动补偿。

模糊控制法则可以利用模糊控制理论，对机床的误差进行模糊化处理，并实现精确补偿。

五、实验研究为了验证所提出的误差补偿方法的有效性和可行性，需要进行实验研究。

数控机床的误差分析及补偿方法数控机床的误差分析及补偿方法数控机床的精度是机床性能的一项重要指标，它是影响工件精度的重要因素。

那误差的差源有哪些呢?补偿的方法是什么?YJBYS店铺为你解答如下!数控机床的精度可分为静态精度和动态精度。

静态精度是在不切削的状态下进行检测，它包括机床的几何精度和定位精度两项内容，反映的是机床的原始精度。

而动态精度是指机床在实际切削加工条件下加工的工件所达到的精度。

机床精度的高低是以误差的大小来衡量的。

数控机床的生产者与使用者对数控机床精度要求的侧重点不同，机床生产者要保证工件的加工精度是很困难的，一般只能保证机床出厂时的原始制造精度。

而机床使用者只对数控机床的加工精度感兴趣，追求的是工件加工后的成形精度。

数控机床误差源分析根据对加工精度的影响情况，可将影响数控机床加工精度的误差源分为以下几类。

1)机床的原始制造精度产生的误差。

2)机床的控制系统性能产生的误差。

3)热变形带来的误差。

4)切削力产生的“让刀”误差。

5)机床的振动误差。

6)检测系统的测量误差。

7)外界干扰引起的随机误差。

8)其他误差。

误差补偿方法提高数控机床精度有两条途径：其一是误差预防;其二是误差补偿。

误差预防也称为精度设计，是试图通过设计和制造途径消除可能的误差源。

单纯采用误差预防的方法来提高机床的加工精度是十分困难的，而必须辅以误差补偿的策略。

误差补偿一般是采用“误差建模-检测-补偿”的方法来抵消既存的误差。

误差补偿的类型按其特征可分为实时与非实时误差补偿、硬件补偿与软件补偿和静态补偿与动态补偿。

1)实时与非实时误差补偿如数控机床的闭环位置反馈控制系统，就采用了实时误差补偿技术。

非实时误差补偿其误差的检测与补偿是分离的。

一般来说，非实时误差补偿只能补偿系统误差部分，实时误差补偿不仅补偿系统误差，而且还能补偿相当大的一部分随机误差。

静态误差都广泛采用非实时误差补偿技术，而热变形误差总是采用实时误差补偿。

浅谈数控机床精度误差的测定与补偿本文通过对数控机床常用的几种精度误差的测定与补偿方法的分析，阐述了螺距补偿的原理与方法，并以SINUMERIK840D作实例分析利用数控系统的对机床精度误差补偿功能进行调整，从而大大提高数控机床的定位精度。

标签：定位精度补偿误差0 引言目前在装备制造业中，数控机床作为新一代母机已经被广泛应用。

如今零件制造精度逐年提高，机密加工技术发展迅猛，因此对加工设备精度的要求不断提升，高性能的数控机床需求加大。

目前机床所采用的传动方式大多以伺服电机连接丝杠通过丝母进行传动。

由于加工条件限制，所有的丝杠都存在误差，所以当电机按照系统指令转动足够的圈数之后，反映到移动轴上的位置总会出现误差。

丝杠精度越差，行程越长，累计误差也就越大。

通过利用数控系统的补偿功能可以提升机床精度和性能。

有统计资料显示：新出厂的数控机床有65%在装配过程中性能指标未达到理想状态，80%以上的机床存在精度缺失，因此，要定期对数控机床进行精度测量与误差补偿。

特别是各轴的定位精度和重复定位精度，以便及时发现和解决问题,提高零件加工精度。

1 丝杠螺距补偿原理在机床坐标系中，在测量轴的运动行程内将其分为若干相等的测量段，每个测量单位的测量点可以根据总行程与实际测量情况可以适当增加，通过激光干涉仪进行测量，测量时被测目标须多次从正反两个方向运动到目标零点，测出将每个测量点的位置偏差并计算出平均值，测量系统将该值记录在PC机内，然后将该值填人数控系统的螺距误差补偿表中。

通过数控系统补偿后，被测轴将根据运算后的补偿值到达目标位置，使误差部分抵消，实现螺距误差的补偿。

通常数控机床包含定位精度，反向偏差，垂度偏差，双向螺补几个位置精度的要求。

因此对几项精度的测量与补偿是提高数控机床加工精度的有效手段。

2 定位精度的测定与补偿[1]通常在数控系统的控制下，被测机床的运动部件所能达到的最高位置精度被称为数控机床的定位精度。

它是作为数控机床的一项重要的动态精度，与机床的几何精度共同决定机床切削精度。

数控机床几何误差及其补偿方法汇报人：日期:contents •数控机床几何误差概述•数控机床几何误差检测技术•数控机床几何误差建模与辨识•数控机床几何误差补偿技术•数控机床几何误差补偿实例分析•总结与展望目录01数控机床几何误差概述几何误差的定义与来源机床使用过程中磨损、变形等因素。

制造和装配过程中的精度限制。

机床结构设计缺陷。

定义：几何误差是指数控机床在加工过程中，由于机床本身几何元素的形状、位置和运动误差导致加工精度降低的现象。

来源几何误差对机床加工精度的影响影响加工件的尺寸精度和形状精度。

导致表面质量下降，增加粗糙度。

降低机床的整体性能，缩短使用寿命。

几何误差补偿的意义和必要性必要性现代制造业对加工精度的要求越来越高，几何误差补偿是实现高精度加工的关键手段。

几何误差补偿有助于延长机床使用寿命，提高机床的经济效益。

随着数控机床技术的发展，机床结构越来越复杂，几何误差的影响也越来越显著，需要相应的补偿技术来应对。

意义：通过几何误差补偿，可以提高数控机床的加工精度，保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本。

02数控机床几何误差检测技术激光干涉检测技术利用激光的干涉现象进行高精度测量，能够准确地检测数控机床的几何误差。

高精度测量非接触式测量实时动态测量激光干涉检测技术采用非接触式测量方式，避免了传统接触式测量中可能引入的附加误差。

该技术具备实时动态测量能力，能够在数控机床运行过程中进行误差检测，提高检测效率。

03激光干涉检测技术0201球杆仪检测技术经济实用相较于其他高精度检测技术，球杆仪检测技术具有较低的成本，适用于大批量数控机床的误差检测。

便于携带球杆仪体积较小，便于携带，可实现在不同机床间的快速检测。

原理简单球杆仪检测技术基于简单的机械原理，通过测量球杆仪在数控机床上的运动轨迹来推断机床的几何误差。

电容传感检测技术非接触式检测与激光干涉检测技术类似，电容传感检测技术也采用非接触式检测方式，确保测量精度不受附加误差影响。

解决数控机床几何误差的方法摘要数控机床几何误差是数控机床生产中不可避免的问题，也适应性机械精密度和合格率的基本条件，从减少机床误差的实际方法出发，注重运用多样化的方法予以补救，能够减少机械制造因误差而造成的错误。

运用好解决的方法，不仅能够提高机床生产的质量效率，更能够满足生产发展需要。

关键词数控机床；几何误差；解决策略在数控机床生产中，减少误差是其中最为关键的要素，这是因为这些误差的存在，一方面，严重影响了机床生产的质量和效果，产生不合格产品；另一方面，使得生产成本增加，不利于提高产品的生产质量。

解决上述误差的问题，不仅要提高生产技术水品，防止误差可能产生，还要通过运用一定的补偿方法来减少误差的存在，借助一定的几何测试形式来予以运用，可以提高整个机械工业的加工水平，更好满足机械生产的需要。

1数控机床几何误差产生的原因1.1数控机床的系统误差机床的控制系统、切削负荷造成工艺系统变形、检测系统的测试等方面的系统而产生的误差，如：测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差等。

该种误差的主要特点有：1）反复性，这样的误差很有可能再次出现。

2）可补性，这样的误差可通过一定的方式能够进行修补。

3）校正性，这样的误差能够通过运用一定技术方法来予以校正，以提高产品质量。

1.2数控机床的机械误差机械本身制造缺陷、热变形、机床、刀具、工件和夹具变形、机床的振动等方面的原因引起的误差。

这些误差产生的原因多为机械本身而形成的，其主要特点是：1）随机性，这样的误差具有一定的不确定因素，主要是由机械本身而定。

2）精密高，这样的误差除了机械本身之外，还应该受彼此之间的联系影响。

3）难修复，这是因为是机械本身而具有的特点，难以达到一定的要求标准，从产品质量上讲，类似于接近缺陷的产品。

2解决几何误差的策略2.1逐项合成解决法该种方法的运用，主要有如下步骤：1）借助机械测量来测得机床的各项单项原始误差值。

2）运用三角几何关系，推导出了机床各坐标轴误差的表示方法。

浅谈数控机床几何误差的补偿方法【摘要】随着我国经济的快速发展和机床加工技术的迅猛进步，数控机床作为一种加工设备已经应用广泛。

在现有的技术水平上提高机床的加工精度就成了市场竞争的主要方向。

提高数控机床精度的方法一般而言主要有两种：一种是通过提高零件设计制造和零件装配的水平来消除可能产生的误差源，称为误差防止法。

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，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，实现机床精度的升级。

本文就对对数控机床几何误差产生的原因作了比较详细的分析，将系统误差的补偿方法进行了归纳和总结。

并在此基础上阐述了各类误差补偿方法的应用场合，为进一步实现机床精度的升级打下基础。

【关键词】数控机床；几何误差；误差补偿关于数控机床几何误差的补偿，不但可以改进单个零件的加工精度，加强零件的质量水平，提升企业的市场竞争能力，甚至可以提高整个机械工业的加工水平，对促进科学技术进步，提高我国的科技创新实力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。

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

1 几何误差产生的原因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。

数控机床三维空间几何误差补偿方法朱建伟;陈蔚芳;郑德星;朱赤洲【摘要】ln order to improve the machining accuracy of CNC machine tools, the CNC system interpolated data based geometric er-ror compensation method is proposed on the basis of systematic analysis of the commonly used CNC machine tool geometric error compensation method. The error compensation function is integrated into the domestic CNC system to improve its overal perform-ance. Experiments and simulation show that the CNC system interpolated data based geometric error compensation scheme can im-prove the machining precision.%为了提高数控机床的加工精度，在系统分析数控机床几何误差常用补偿方法基础上，提出了基于数控系统插补数据的几何误差补偿方法，并将误差补偿功能集成于国产数控系统中，以提高国产数控系统的综合性能。

通过实验与仿真结果表明，数控系统插补数据的几何误差补偿方案能显著提高数控机床的加工精度。

【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P27-30)【关键词】数控机床;数控系统;误差补偿;机床精度【作者】朱建伟;陈蔚芳;郑德星;朱赤洲【作者单位】南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TH161+.21随着机械制造业的不断发展，精密加工已逐渐成为现代制造业的主要趋势，误差补偿技术也因此获得了迅速发展。

数控机床的误差补偿技术探析误差的存在会严重影响加工精度，所以，现实中必须注意借助相应技术对数控机床的误差进行补偿。

出于有效补偿的考虑，在确定补偿方法之前，必须要明确误差产生的原因，以便采取有针对性的补偿策略。

本文结合数控机床误差产生的原因，提出了几种不同的补偿方法，希望可为相关研究工作提供参考。

關键词：数控机床；误差；原因；补偿技术1 前言数控机床误差的产生原因多种多样，导致的后果是加工精度无法保证。

因此，要想提升加工精度，就必须要首先明确误差出现的原因，并在此基础上确定相应的误差补偿方式。

以产生原因为依据，此类误差主要可分为几何误差、热误差以及切削力误差三大类，但因诱因不同，每一种误差的补偿方式都不一样，现实中应注意区分。

2 数控机床的误差补偿技术2.1 切削力误差的产生原因及补偿方法顾名思义，此种误差的产生原因就在于切削力，具体是指加工刀具以及工件因受到切削力的影响而出现变形，致使切削实现的位置偏离理论位置。

在机床发生变形（其中包括主轴变形以及工作台变形等）的时候，误差便会产生。

在当前的加工作业中，切削方式以及切削对象均发生了一定的变化，加工也受到了来自新材料的挑战，加工效果整体并不能令人满意。

所以，现实中有必要加强对切削力误差的控制，并通过有效的补偿方式来减小误差对加工效果的影响。

对于此种误差，应明确其具有不可消除的特点，因此，只能加以控制而无法避免。

为了减小此种误差对加工精度的影响，现实中可尝试以下补偿方式：首先，借助直接测量明确切削力与误差的对应关系。

在数控机床运转中，如果切削力出现变化，那么，主轴伺服电机也会因为受到影响而出现电流改变的情况，对此进行测量的难度并不大。

因而，现实中可考虑借助上述方式来实现对切削力的预估。

其次，以模糊神经理论为支撑，构建综合模型进行分析，并据此确定可行的补偿方案。

2.2 热误差的产生原因及补偿方法结合当前的研究进展来讲，热的作用对于数控机床误差的影响主要体现在尺寸误差以及重复性等方面，是影响作用最显著的因素之一。