数控机床热误差实时补偿应用

陈莉 威海市技术学院

数控机床热误差实时补偿应用

陈莉 威海市技术学院

时代的发展伴随着科技的创新，也带动着各行业的不断发展。而对于工业来说，不断提升技术水平也是发展的必然趋势。而数控机床也是多数工业生产中较为常见的基础设备，一般数控机床在运转过程中往往会产生相应的热误差问题，而要降低这些误差问题对实际生产的影响，则需要通过补偿的方式实现。

数控机床 热误差 实时补偿

相对于传统机床而言，数控机床的主要优势体现在加工的精确性、科学性与高效性，但是对于多数数控机床来说，往往在运行过程中产生热误差，而研究对这些热误差的补偿也是当下的研究的重点问题。就此，笔者将通过本文，就数控机床热误差实时补偿应用应用方面入手，将进行具体的调查研究。

1 误差解析及补偿简介

1.1 数控机床的误差解析

误差解析也是实现后期误差补偿的基础，唯有提前了解数控机床的误差及误差产生的因素，方能保证对机床运作流程进行把控，同时确定误差的特点以及各类误差的联系，也能保证最终误差补偿的科学性。而在一般条件下，误差解析流程可以涵盖以下两点，其一，误差产生的因素，常见的数控机床主要包含主轴、床身、立柱及旋转轴等几类，而在数控机床运作流程中误差的就会出现。而且数控机床的误差类型多种多样，即如发热变形产生的误差、运行误差、部件误差、夹具差异等等，此外，这些差异可以按照特征区分为移动与固定两类，虽然根据误差补偿管道进行解析，主要可以分为位置与非位置两种。

1.2 数控机床的误差补偿

对于数控机床来说，误差问题与错误问题是具有明显差异性的，而且两者都是现实中比较多见的，对于误差而言，往往是无法避免和纠正的，降低与控制误差也是唯一的控制流程；而错误则是恰恰相反，可以避免与纠正。而误差补偿也是降低与控制误差的长久手段，简单来说，就是通过人工方式建立新误差或者降低初始误差的影响，同时在基于初始误差的一般数值条件下，采用统计分析、归纳等方法建立出误差分析等多种方案建立数字模型，从而实现建立的误差与初始误差的相似性甚至一致性，同时在取值方面两者互为相反数，进而满足误差补偿的需求，增强对加工大小的科学把控。

2.数控机床热误差实时补偿应用

2.1 构建几何及热误差的整体数学模型

为了保证运算器件与到刀尖的误差管控，则需要构建几何及热误差的整体数学模型，主要涵盖固定坐标系和可移动坐标系，从而方便根据现实机床机轴及发热变形等情况进行调整，最后通过运算获得精确的误差数据。即优先在直角坐标系中表现出两主轴刀尖所在区域，同时把以上对应位置依次转移至中或大拖板坐标系，然后在放在稳定坐标体系中。基于最后位置获得刀尖出现的误差问题，同理可以运用到工件误差运算中，就是把所有工件的表面被打磨的位置置于对应坐标体系中，最后置于固定坐标体系，最后以常规运算取得具体的误差情况，因为刀尖点与工件的均被切削点定位一个点，所以位置标识、误差指标等相关信息同样用于整体误差换算过程中，主要是基于整体误差解析进而判定机床是否存在对加工质量产生作用的误差以及影响效果大小。

2.2 主轴热误差实时补偿技术

对于主轴的热误差补偿来说，主要是基于数控体系整体的可拓展特征，基于 PMAC 控制卡调整整个系统整体的编程码，从而保证主轴热误差实时补偿的效果。而且一般的误差实时补偿主要是基于数控机床的热关键点设置一台智能温度传感设备，从而实现以对机床的温度参数的收集获取，同时将取得温度信息以 ARM 处理器调整，最后将获得的温度参数直接传输到电脑，由电脑作为媒介，在预先构建完成的轴热误差数学模型直接融合相关温度参数，最后算出一定的热误差补偿参数，并且将补偿参数直接导入到数控机床控制流程中，控制设备将按照初始数控流程规划的坐标指标和导入误差补偿数据，即时管控刀架附加进给运动同时针对主轴热形变进行调和，最终实现减少热误差，提升加工质量的目标。

3 结束语

数控机床属于工业生产的基础设备，其发展与改革也将影响到生产的效果，而加工生产的精确性往往是保证工业生产的关键性标识。而误差补偿技术是保证数控机床加工效率以及科学运作的关键，特别是保证生产的主要产能，同时增加机床的运用方差，而且伴随着数控机床的调查研究以及分析的持续深入化，未来势必会有全新的误差补偿技术取代现有的技术，从而保证将热误差控制在一定的范畴内。

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陈莉，1973.04，女，威海市技术学院，讲师，主要从事机电一体化、电工电子技术专业的理论与实训教学工作。