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誤差補(bǔ)償在提高加工精度中的應(yīng)用
一、加工精度提高技術(shù)
機(jī)械生產(chǎn)需要數(shù)控機(jī)床參與完成。在加工過程中，有完善的精度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通常是根據(jù)零件的使用要求進(jìn)行的，但更需要考慮管理的硬標(biāo)準(zhǔn)，通過技術(shù)手段加以改進(jìn)。加工零件的精度。具體的技術(shù)改進(jìn)主要包括以下幾個(gè)方面。首先是加工階段的零件溫度控制。如果溫度超過原材料的范圍，就會(huì)因過熱而變形，從而降低零件的精度。二是調(diào)整刀具角度。工具在長時(shí)間內(nèi)會(huì)有不同程度的磨損。機(jī)床生產(chǎn)的零件也會(huì)受到規(guī)格尺寸的影響。定期檢查工具可以避免此類問題。舊機(jī)床在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)降低精度，如果通過調(diào)試無法恢復(fù)，必須更換基礎(chǔ)設(shè)施。最后是控制系統(tǒng)引起的誤差問題。需要對系統(tǒng)的反饋參數(shù)進(jìn)行評估，并通過編程的方法對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。下面總結(jié)了幾種常見的誤差補(bǔ)償控制方法。
1.1防錯(cuò)方法
在弄清誤差原因后，可以對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行局部調(diào)整，更換磨損嚴(yán)重的零件，調(diào)整后檢查參數(shù)是否回到正常范圍。根據(jù)加工產(chǎn)品的誤差情況，判斷數(shù)控系統(tǒng)中存在的不合理現(xiàn)象并及時(shí)解決。防止差錯(cuò)的發(fā)生，還可以節(jié)約建設(shè)成本，避免二次維修造成的成本損失。誤差預(yù)防方法在一定程度上降低了熱源的溫升，均衡了溫度場，減小了機(jī)床的熱變形，但不可能完全消除熱變形、幾何誤差等誤差源。防錯(cuò)方法是保證數(shù)控機(jī)床加工精度的最基本手段，但這種方法一方面主要受加工機(jī)床精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本的擴(kuò)大，限制了這種方法的使用。
1.2尺寸誤差幾何誤差預(yù)防
一旦機(jī)床出了問題，零件之間的比率就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在誤差修復(fù)技術(shù)中，需要弄清各結(jié)構(gòu)的幾何特征，找出應(yīng)力相對較弱的地方，作為誤差檢測的依據(jù)，可以節(jié)省大量的維修時(shí)間。通過幾何誤差調(diào)整技術(shù)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修，可以促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)加工更高效、更穩(wěn)定。為了防止和減少各種機(jī)床零件在制造和安裝過程中的幾何誤差，許多國家投入大量人力物力，采用改進(jìn)的工藝和新的材料，研發(fā)高精度主軸和導(dǎo)軌。措施;國內(nèi)外許多學(xué)者對數(shù)控機(jī)床如床身、滑枕、立柱、工作臺(tái)等進(jìn)行了靜、動(dòng)剛度、抗振分析和拓?fù)鋬?yōu)化研究，螺桿等機(jī)械零件的靜、動(dòng)態(tài)剛度和溫度變化很大程度上決定了整個(gè)數(shù)控機(jī)床的加工精度，提高了整個(gè)機(jī)床的加工精度。
1.3熱變形誤差的預(yù)防
為了防止熱變形的發(fā)生，最重要的是控制加工過程的溫度。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)反饋得到的溫度判斷是否存在安全隱患，并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。溫度循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置也很重要。當(dāng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度超標(biāo)時(shí)，可通過冷循環(huán)帶走一部分熱量，以滿足生產(chǎn)和使用要求。熱變形誤差的過程是：發(fā)熱元件的熱量通過接觸面或輻射傳遞到周圍環(huán)境，使元件發(fā)生變形而產(chǎn)生誤差。它具有多變量、大時(shí)滯、非線性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。對熱變形誤差的研究相對較晚，主要是通過減少熱源，控制傳熱路徑，采用熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
二、誤差補(bǔ)償法
當(dāng)加工零件的精度下降時(shí)，系統(tǒng)中必然存在誤差問題。采用補(bǔ)償法對誤差進(jìn)行補(bǔ)償，在加工過程中不會(huì)再出現(xiàn)此類問題，達(dá)到了誤差補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的。數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工任務(wù)是由自動(dòng)控制系統(tǒng)完成的，必須先對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整階段，完善控制系統(tǒng)，查明問題原因。誤差補(bǔ)償?shù)幕径x是人為地產(chǎn)生一個(gè)新的誤差來抵消或大大削弱原有的誤差，這是目前存在的一個(gè)問題。通過對原始誤差的分析、統(tǒng)計(jì)、歸納和掌握其特點(diǎn)和規(guī)律，建立誤差物理模型，試圖使人工產(chǎn)生的誤差與原誤差具有相同的值和相反的方向，從而減少加工誤差，提高零件尺寸和幾何精度。誤差補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床誤差建模、誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機(jī)床誤差修正的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2.1切削力誤差分量的識別
切削力由刀具零件決定，現(xiàn)有的維修技術(shù)已經(jīng)能夠通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出切削力的參數(shù)。建立數(shù)學(xué)模型后，發(fā)現(xiàn)該問題可以在短時(shí)間內(nèi)得到解決。振幅過大也會(huì)影響成品零件的質(zhì)量。通過觀察模型中的額定參數(shù)，可以了解最終的調(diào)整方案，將生產(chǎn)階段的噪聲和振動(dòng)控制在合理范圍內(nèi)，不會(huì)影響加工過程。
2.2錯(cuò)誤識別
作為誤差補(bǔ)償前期工作的基礎(chǔ)，誤差辨識的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到系統(tǒng)的補(bǔ)償精度。錯(cuò)誤識別是一項(xiàng)復(fù)雜而耗時(shí)的工作。國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了各種研究，開發(fā)了許多誤差識別方法。它可分為三類：單誤差直接測量、綜合誤差測量和間接測量。
2.3誤差補(bǔ)償技術(shù)
補(bǔ)償方法可分為三種：a.靜態(tài)補(bǔ)償法：只能根據(jù)預(yù)設(shè)值進(jìn)行補(bǔ)償，而不能根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)償，因此這種方法有很大的缺點(diǎn);b.實(shí)時(shí)補(bǔ)償法：依靠硬件系統(tǒng)的檢測和反饋進(jìn)行補(bǔ)償，它可以實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量，提高加工精度，但不能完全補(bǔ)償所有誤差元素;c.綜合動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法是實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，可以根據(jù)工作條件和環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償。條件和空間位置變化自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償量，并能綜合補(bǔ)償各種誤差。
三、結(jié)語
利用誤差補(bǔ)償技術(shù)提高機(jī)床精度越來越受到重視。隨著精度要求的不斷提高，熱誤差補(bǔ)償變得越來越重要。在誤差補(bǔ)償中還有許多問題需要解決：誤差建模方法的改進(jìn)，如何提高誤差補(bǔ)償模型的通用性和誤差識別的速度和精度。
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