從超精密加工的基本需求出發(fā)，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的誕生開創(chuàng)了控制和生產(chǎn)領(lǐng)域的新時(shí)代，取得了階段性研究成果。數(shù)控機(jī)床迅速發(fā)展和普及，對(duì)國防、航天航空及國民經(jīng)濟(jì)各高新技術(shù)領(lǐng)域的精密零件研制具有重要的作用，給機(jī)械制造業(yè)帶來了一次新的技術(shù)革命。超精密加工是尖端技術(shù)發(fā)展中不可缺少的加工手段，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的迅速進(jìn)步大大推進(jìn)了精密、超精密加工技術(shù)的發(fā)展。本文綜述誤差補(bǔ)償?shù)难芯楷F(xiàn)狀，從誤差防止和誤差補(bǔ)償兩個(gè)方面，介紹超精密數(shù)控機(jī)床的主要誤差源及誤差產(chǎn)生的原因，指出具有廣泛應(yīng)用前景的誤差補(bǔ)償這項(xiàng)實(shí)用技術(shù)普及和使用難所存在的核心問題。并對(duì)今后的研究方向及關(guān)鍵問題進(jìn)行了展望，最后提出開展誤差補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用研究的必要性和主要研究內(nèi)容。

　　一.誤差防止法

　　通常，影響數(shù)控機(jī)床加工精度主要由系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差造成。通常認(rèn)為被加工零件的尺寸精度和形位精度達(dá)到零點(diǎn)幾微米，自動(dòng)化程度高、柔性好、加工精度高。高數(shù)控機(jī)床精度的技術(shù)方法，在現(xiàn)代制造業(yè)特別是復(fù)雜零件加工中得到廣泛應(yīng)用，并在迅速發(fā)展和普及，可以采用誤差防止和誤差補(bǔ)償兩種措施，是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的重要基礎(chǔ)。誤差防止是試圖通過設(shè)計(jì)和制造途徑，在品種、性能和可靠性方面，通過合理的機(jī)床設(shè)計(jì)來消除或減少可能的誤差源。

　　(1)尺寸誤差幾何誤差防止

　　提高數(shù)控機(jī)床加工精度就是減小數(shù)控機(jī)床的誤差，數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)主要有加工精度、定位精度和重復(fù)定位精度。誤差是加工過程中必然存在的現(xiàn)象，機(jī)床幾何誤差來自機(jī)床的制造缺陷、機(jī)床部件之間的配合誤差，是衡量數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)與使用過程中性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。為了減少機(jī)床各零部件在制造和安裝過程中的幾何誤差，對(duì)誤差的產(chǎn)生進(jìn)行深入分析，研究和開發(fā)高精度的主軸軸系和導(dǎo)軌，是數(shù)控機(jī)床追求的最終精度。建立全息誤差模型，改進(jìn)工藝和采用新材料是衡量數(shù)控機(jī)床工作性能的非常重要的精度指標(biāo)。采用先進(jìn)控制技術(shù)或綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)來減小加工誤差，對(duì)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)、絲杠等機(jī)械部件進(jìn)行抗振性分析及拓?fù)鋬?yōu)化研究。雖然無法完全抑制誤差的產(chǎn)生，但是能夠提高整臺(tái)機(jī)床的精度性能，是超精密數(shù)控機(jī)床的技術(shù)關(guān)鍵。

　　(2)熱變形誤差防止

　　隨著對(duì)機(jī)床精度要求的進(jìn)一步提高，熱誤差作為衡量數(shù)控機(jī)床綜合水平的重要性能指標(biāo)之一，在總誤差中的比重將不斷增大。由于機(jī)床各部件受熱變形導(dǎo)致刀具和工件之間發(fā)生相對(duì)位移所造成的熱變形誤差需要加強(qiáng)工作過程中的冷卻與潤滑，是時(shí)變溫度場(chǎng)的函數(shù)。因此，要想改進(jìn)機(jī)床布局和設(shè)計(jì)降低機(jī)床熱誤差，以消除由機(jī)床熱變形帶來的影響，提高加工精度。熱誤差的大小由機(jī)床的熱特性、加工環(huán)境和具體切削參數(shù)決定，對(duì)熱變形誤差的研究相對(duì)幾何誤差要晚一些，在給定的條件下，通過設(shè)置輔助熱源均衡溫度場(chǎng)減低熱源。

　　(3)其他誤差防止

　　誤差防止除幾何誤差防止和熱變形誤差防止外，編程誤差、控制誤差、剛度誤差、載荷誤差和其它誤差等。一般由機(jī)床本身的制造精度決定，以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制，由機(jī)床零、部件的制造和裝配不精確導(dǎo)致，影響著機(jī)床的定位精度和加工精度。由于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)并不是完全剛性的，國內(nèi)外許多學(xué)者和專家研究交叉耦合控制、最優(yōu)預(yù)見控制，使之與機(jī)床的剛度有關(guān)在受到載荷作用時(shí)，避免因質(zhì)量問題導(dǎo)致的加丁件原材料屬性不均衡。通過一系列的研究表明，進(jìn)給系統(tǒng)剛度產(chǎn)生的誤差不可忽視，利用誤差補(bǔ)償技術(shù)提高機(jī)床的精度，其工程意義非常顯著。

　　二.誤差補(bǔ)償法

　　誤差補(bǔ)償由于包含多種誤差信息、更接近實(shí)際。為了提高數(shù)控機(jī)床精度，在誤差分析與誤差補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行大量的研究工作。誤差補(bǔ)償?shù)幕径x是對(duì)最終出現(xiàn)的誤差值予以修正，圍繞機(jī)床誤差模型的建立，人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當(dāng)前成為問題的原始誤差，從誤差防止和誤差補(bǔ)償兩個(gè)方面分析國內(nèi)外精度提高技術(shù)的研究狀況，也屬于動(dòng)態(tài)誤差，并逐步發(fā)展成為當(dāng)今提高數(shù)控機(jī)床加工精度的主要方法之一。開展誤差補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用研究的必要性和主要研究內(nèi)容，無須對(duì)數(shù)控機(jī)床硬件進(jìn)行改造，建立誤差物理模型。盡量使人為造成的誤差和原始誤差兩者的數(shù)值相等，減少誤差補(bǔ)償?shù)木窒扌院推嫘?方向相反，減少加工誤差，最大限度地提高機(jī)床的加工精度。

　　(1)誤差建模

　　誤差建模分為誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和誤差辨識(shí)建模，由于可以解決誤差源的多樣性和復(fù)雜性，倍受人們青睞。隨著機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和精度的提高，并取得了很好的成果，在某些產(chǎn)品中得到應(yīng)用。在幾何誤差測(cè)量辨識(shí)方面，數(shù)控機(jī)床誤差建模先后經(jīng)歷了三角幾何法、矢量描述法，其利用相應(yīng)的測(cè)量儀器，對(duì)各項(xiàng)幾何誤差逐一進(jìn)行測(cè)量。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的成熟，通過數(shù)學(xué)模型對(duì)其測(cè)量點(diǎn)的綜合誤差進(jìn)行辨識(shí)，以及誤差補(bǔ)償這項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也被應(yīng)用到機(jī)床的精度建模當(dāng)中，間接獲得機(jī)床各項(xiàng)誤差的離散值，也取得了良好的成效。

　　(2)誤差辨識(shí)

　　誤差辨識(shí)對(duì)機(jī)床工作區(qū)域內(nèi)指定點(diǎn)的定位誤差進(jìn)行測(cè)量，作為誤差補(bǔ)償?shù)那捌诠ぷ骰A(chǔ)。其主要有單項(xiàng)幾何誤差直接測(cè)量法和綜合誤差測(cè)量辨識(shí)方法，誤差辨識(shí)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到系統(tǒng)的補(bǔ)償精度。誤差辨識(shí)雖然是一項(xiàng)復(fù)雜而費(fèi)時(shí)的工作，但是，采用誤差補(bǔ)償技術(shù)可以較容易地達(dá)到“硬技術(shù)”。國內(nèi)外許多學(xué)者開展了多方面的研究，多體系統(tǒng)方法正成為熱誤差建模研究的熱點(diǎn)，縮短了誤差辨識(shí)時(shí)間，增強(qiáng)了熱誤差數(shù)學(xué)模型對(duì)環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性，在滿足一定的精度要求情況下提高了辨識(shí)精度和效率。

　　(3)誤差補(bǔ)償

　　綜上所述，在深入研究上述關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上，通過誤差補(bǔ)償技術(shù)來提高機(jī)床精度，建立完善的理論體系，使超精密數(shù)控機(jī)床的加工精度得到保證和提高。迄今為止，誤差補(bǔ)償技術(shù)只針對(duì)機(jī)床最終出現(xiàn)的誤差值自動(dòng)修正，既能從本質(zhì)上減小誤差，又能消除誤差本身的影響。不需要對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和制造做重大改進(jìn)，通過數(shù)學(xué)模型對(duì)其測(cè)量點(diǎn)的綜合誤差進(jìn)行辨識(shí)，因而是提高機(jī)床加工精度的一個(gè)具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的有效的方法，從而為我國發(fā)展超精密數(shù)控機(jī)床提供技術(shù)支撐。誤差補(bǔ)償通過運(yùn)用有限元理論、多信息處理、檢測(cè)技術(shù)、多體系統(tǒng)理論在一定程度上均衡溫度場(chǎng)，但從超精密加工的基本需求出發(fā)，它不可能完全消除熱變形和幾何誤差等誤差源。通過先進(jìn)控制技術(shù)和全息誤差補(bǔ)償技術(shù)有機(jī)結(jié)合提高加工精度，保障數(shù)控機(jī)床加工精度。

成都創(chuàng)達(dá)恒泰機(jī)電有限公司主要致力于西南數(shù)控車床，天水鍛壓折彎機(jī)、天水鍛壓剪板機(jī)、寧夏小巨人機(jī)床和日本MAZAK機(jī)床的銷售。公司一直堅(jiān)持質(zhì)量第一、用戶至上的原則、嚴(yán)格履行產(chǎn)品質(zhì)量承諾，為用戶提供優(yōu)質(zhì)滿意的產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)愿與各界朋友攜手共進(jìn)、共同發(fā)展。