2010年4月
第9卷第2期（总第44期）
安阳工学院学报
JournalofAnyangInstituteofTechnology
Apr.2010
Vol.9No.2（Gen.No.44）
提高数控机床精度方法研究
高庆武
（安阳技师学院，河南安阳455000）
摘要：通过对数控机床精度的类型特点和影响机床精度原因的分析，了解各类误差补偿方法的应用场合，提出了提高数控机床精度的一些措施。
关键词：定位精度；几何精度；误差补偿中图分类号：TG518
文献标识码：A
文章编号：1673-2928（2010）02-0013
随着现代机械制造技术的飞速发展，精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造的重要组成部分。数控机床作为机械制造中的重要工具，它的精度指标是影响工件加工精度的重要因素。因此，提高数控机床精度的研究受到了极大的关注。数控机床的体积定位精度包括线性位移误差、直线度误差、垂直度误差、角偏和刚性误差，这些误差决定了数控机床的精度性能。机床在工作中产生运动误差难以避免，为了提高机床的加工精度，这就需要对机床的误差检测及补偿做出研究。因此，如何能够高效精确地检测数控机床的体积定位精度关系到数控机床的补偿性能和精度。通过测量数控机床各项误差并加以补偿，可以很好地改善机床性能，从而大大提高加工精度。
孔距误差。
机床切削精度的检查，是在切削加工条件下对机床几何精度和定位精度的综合检查，包括单项加工精度检查和所加工的铸铁试样的精度检查（硬质合金刀具按标准切削用量切削）。检查项目一般包括：镗孔尺寸精度及表面粗糙度、镗孔的形状及孔距精度、端铣刀铣平面的精度、侧面铣刀铣侧面的直线精度、侧面铣刀铣侧面的圆度精度、旋转轴转90o侧面铣刀铣削的直角精度、两轴联动精度等。
2合理选择分配各轴补偿点，提高数控机床精度
1机床精度的概念
机床的精度主要包括机床的几何精度、机床
的定位精度和机床的切削精度。
数控机床的几何精度反映机床的关键机械零部件（如床身、溜板、立柱、主轴箱等）的几何形状误差及其组装后的几何形状误差，包括工作台面的平面度、各坐标方向上移动的相互垂直度、工作台面X、Y坐标方向上移动的平行度、主轴孔的径向圆跳动、主轴轴向的窜动、主轴箱沿Z坐标轴心线方向移动时的主轴线平行度、主轴在Z轴坐标方向移动的直线度和主轴回转轴心线对工作台面的垂直度等。常用检测工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或测微表、直角仪、平尺、高精度主轴芯棒及千分表杆磁力座等。
数控机床的定位精度，是指所测机床运动部件在数控系统控制下运动时所能达到的位置精度。该精度与机床的几何精度一样，会对机床切削精度产生重要影响，特别会影响到孔隙加工时的
＊
一般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。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。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。
影响机床精度的因素有数控机床的几何误差，数控机床的几何误差产生的原因普遍认为以下几方面：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。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。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。切削
收稿日期：2010-01-19
作者简介：高庆武（1970-），男，林州市人，安阳技师学院讲师，主要从事自动控制方面的研究与教学工作。
14
安阳工学院学报2010年
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。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。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。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。其它误差，如编程和操作错误带来的误差。
上面的误差可按照误差的特点和性质，归为两大类：即系统误差和随机误差。数控机床的系统误差是机床本身固有的误差，具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分，也具有可重复性。利用该特性，可对其进行“离线测量”，可采用“离线检测———开环补偿”的技术来加以修正和补偿，使其减小，达到机床精度强化的目的。随机
误差具有随机性，必须采用“在线检测———闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响，该方法对测量仪器、测量环境要求严格，难于推广。
几何误差补偿技术，针对误差的不同类型，实施误差补偿可分为两大类。随机误差补偿要求“在线测量”，把误差检测装置直接安装在机床上，在机床工作的同时，实时地测出相应位置的误差值，用此误差值实时地对加工指令进行修正。随机误差补偿对机床的误差性质没有要求，能够同时对机床的随机误差和系统误差进行补偿。但需要一整套完整的高精度测量装置和其它相关的设备，成本太高，经济效益不好。系统误差补偿是用相应的仪器预先对机床进行检测，即通过“离线测量”得到机床工作空间指令位置的误差值，把它们作为机床坐标的函数。机床工作时，根据加工点的坐标，调出相应的误差值以进行修正。要求机床的稳定性要好，保证机床误差的确定性，以便于修正，经补偿后的机床精度取决于机床的重复性和环境条件变化。数控机床在正常情况下，重复精度远高于其空间综合误差，故系统误差的补偿可有效地提高机床的精度，甚至可以提高机床的精度等级。
迄今为止，国内外对系统误差的补偿方法有很多，可分为以下几种方法：单项误差合成补偿
法，这种补偿方法是以误差合成公式为理论依据，首先通过直接测量法测得机床的各项单项原始误差值，由误差合成公式计算补偿点的误差分量，从而实现对机床的误差补偿。误差直接补偿法，这种方法要求精确地测出机床空间矢量误差，补偿精度要求越高，测量精度和测量的点数就要求越多，但要详尽地知道测量空间任意点的误差是不可能的，利用插值的方法求得补偿点的误差分量，进行误差修正，该种方法要求建立和补偿时一致的绝对测量坐标系。相对误差分解、合成补偿法，大多数误差测量方法只是得到了相对的综合误差，据此可以从中分解得到机床的单项误差，进一步利用误差合成的办法，对机床误差补偿是可行的。通过软件误差补偿的方法可以提高机床的精度，并可保持精度在较长时间内不变。误差合成法，要求测出机床各轴的各项原始误差，比较成熟的测量方法是激光干涉仪，测量精度高。用双频激光干涉仪进行误差测量，需时间长，对操作人员调试水平要求高，主要是对误差测量环境要求高，常用于三坐标测量机的检测，不适宜生产现场操作。相对误差分解、合成补偿法，测量方法相对简单，一次测量可获得整个圆周的数据信息，同时可以满足机床精度的检测和机床评价。目前也有不少的误差分解的方法，由于机床情况各异，难以找到合适的通用数学模型进行误差分解，并且对测量结果影响相同的原始误差项不能进行分解，也难以推广应用。误差的直接补偿法，一般以标准件为对照获得空间矢量误差，进行直接补偿，少了中间环节，更接近机床的实用情况。但获得大量的信息量需要不同的标准件，难以实现，这样补偿精度就受到。
3结束语
根据数控机床各轴的精度状况，利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴补偿点，使数控机床达到最佳精度状态，可大大提高检测机床定位精度的效率。定位精度是数控机床的一个重要指标。尽管在用户购选时可以尽量挑选精度高误差小的机床，但是随着设备投入使用时间越长，设备磨损越厉害，造成机床的定位误差越来越大，这对加工和生产的零件有着致命的影响。采用以上方法对机床各坐标轴的反向偏差、定位精度进行准确测量和补偿，可以很好地减小或消除反向偏差对机床精度的不利影响，提高机床的定位精度，使机床处于最佳精度状态，从而保证零件的加工质量。
（下转49页）
第二期李焕勤通信公司工程管理信息系统的设计与实现
49
4.4
系统测试
系统测试是保证工程管理系统质量的关键。软件工程的实践证明，无论采用哪一种开发模型和方法来开发大型软件系统，由于客观系统的复杂性，人的认识能力的有限性，开发模型和方法应用范围的局限性，加之编码阶段难以避免的错误，新开发出的软件必然会存在这样或那样的错误。因此，系统测试作为软件开发的重要组成部分，在系统开发过程中受到越来越多的重视。
在本系统的开发过程中，十分重视软件的测试，将测试分为单元测试、集成测试、确认测试、系统测试四个阶段，在每个阶段尽量找出系统的错误和缺陷，以修正系统，提高系统的可靠性和质量。在整个测试过程中，采用人工测试和机器测试相结合的方法，人工测试通过人工对软件进行复查、会审等方法来查找错误；机器测试则采用白盒测试和黑盒测试相结合的方法。通过对系统的测
试，大大提高了系统的可靠性、准确性和健壮性，在使用过程中受到用户的好评。
5结语
本文按照软件工程的开发流程对国内通信企业的工程管理系统的设计和开发进行了阐述，首先对通信企业的工程管理系统进行了需求分析，然后在此基础上提出了系统的整体设计方案，最后对此方案的具体实现进行了阐述。系统目前已投入使用，满足用户的实际需要，运行效果良好。参考文献：
[1]张海藩．软件工程[M].人民邮电出版社，北京：2004.
[2]雷超阳．基于UML的数据库建模技术研究[J]．计算机应用，2008（9）.
[3]张振国．基于J2EE的通信工程管理信息系统[J]．计算机工程与科学，2008（8）.
[4]夏平平,陈正君．软件测试和软件质量管理的分析与研究[J]．计算机与网络，2009（3）.
DesignofManagementInformationSystemforProjectsofTelecommunication
Company
LIHuan-qin
(ZhengzhouTeacherCollege,Zhengzhou450044,China)
Abstract:tomeettheneedsofprojectmanagingincertaintelecommunicationcompany,thepaperpresentsthedesignandimplementationprocessofengineeringinformationmanagementsystembasedonC/Smode.WithPowerBuilderasthedevelopmenttool,itintroducesthedevelopmentmodel,thesystemfunctionmodules,anddatabasedesignandkeytechnologies.
Keywords:Telecommunicationprojects;ManagementInformationSystem;C/Smodel
（责任编辑：赵建周）
（上接14页）
参考文献:
［1］韩鸿脔.数控加工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.
［2］朱正伟.数控机床机械系统[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.
MeasuresofImprovingtheAccuracyofCNCMachineTools
GAOQing-wu
(AnyangTechnicianCollege,Anyang455000,China)
Abstract:BasedontheanalysisofthetypefeaturesoftheCNCmachinetoolsprecisionandcausesthatinfluencethemachinetoolprecision,thepaperintroducesthevarioustypesofapplicationsoferrorcompensationmethodandproposesthemeasurestoimprovetheaccuracyofCNCmachinetools.Keywords:positioningaccuracy;geometricprecision;errorcompensation
（责任编辑：郝安林）
