機(jī)床的幾何誤差(由機(jī)床本身制造、裝配缺陷造成的誤差)、熱誤差(由機(jī)床溫度變化而引起熱變形造成的誤差)及切削力誤差(由機(jī)床切削力引起力變形造成的誤差)是影響加工精度的關(guān)鍵因素，這3項(xiàng)誤差可占總加工誤差的80%左右。
提高閥門(mén)機(jī)床加工精度有兩種基本方法：誤差預(yù)防法和誤差補(bǔ)償法。誤差預(yù)防法是一種“硬技術(shù)”，通過(guò)設(shè)計(jì)和制造途徑或減少可能的誤差源，靠提高機(jī)床制作精度來(lái)滿(mǎn)足加工精度要求。誤差預(yù)防法有很大的局限性，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)往往是很高的。誤差補(bǔ)償法是使用軟件技術(shù)，人為產(chǎn)生出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問(wèn)題的原始誤差，是一種既又經(jīng)濟(jì)的提高機(jī)床加工精度的手段。通過(guò)誤差補(bǔ)償可在 機(jī)床上加工出超過(guò)機(jī)床本身精度的工件，這是一種“精度進(jìn)化”的概念。近年來(lái)，誤差補(bǔ)償技術(shù)以其技術(shù)生命力被各國(guó)學(xué)者、專(zhuān)家所認(rèn)識(shí)，并使之得以發(fā)展和推廣，已成為現(xiàn)代工程的重要技術(shù)支柱之一。數(shù)控機(jī)床誤差動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償已列人科技重大專(zhuān)項(xiàng)“數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”表明我國(guó)政 府對(duì)數(shù)控機(jī)床誤差動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償技術(shù)的高度重視。
本文綜合數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀，指出其主要不足和難點(diǎn)，并介紹針對(duì)這些不足和難點(diǎn)而進(jìn)行的研究課題，其中包括：基于機(jī)床外部坐標(biāo)系原點(diǎn)偏移的實(shí)時(shí)補(bǔ)償器研制、復(fù)合誤差建模和補(bǔ)償、考慮溫度變化的機(jī)床誤差測(cè)量、五軸數(shù) 控機(jī)床誤差解藕實(shí)時(shí)補(bǔ)償、機(jī)床上關(guān)鍵溫度點(diǎn)的優(yōu)化選擇、切削力誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
最早發(fā)現(xiàn)機(jī)床熱變形現(xiàn)象并進(jìn)行研究的之一是瑞士。1933年，瑞士通過(guò)對(duì)坐標(biāo)鎖床進(jìn)行測(cè)量分析后發(fā)現(xiàn)機(jī)床熱變形是影響定位精度的主要因素。由此開(kāi)始了機(jī)床誤差的檢測(cè)、建模和補(bǔ)償技術(shù)研究。從目前來(lái)看，在機(jī)床誤差檢測(cè)、建模和補(bǔ)償技術(shù)研究和應(yīng)用中比較有影響的有美國(guó)密西根大學(xué)、日本東京大學(xué)、日立精機(jī)、德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)等。其中，美國(guó)密西根大學(xué)在19%年成功地將熱誤差補(bǔ)償技術(shù)實(shí)施于美國(guó)通用(GM)公司下屬一家離合器制造廠的150多臺(tái)車(chē)削中心上，使加工精度提高1倍以上，作者作為主要人員參與了這個(gè)項(xiàng)目。
我國(guó)對(duì)機(jī)床熱變形及誤差補(bǔ)償技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代，到70年代末，有關(guān)機(jī)床熱變形及誤差補(bǔ)償技術(shù)研究工作在不少高校和研究單位先后展開(kāi)。近年來(lái)，天津大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、北京機(jī)床研究所、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、技術(shù)大學(xué)、臺(tái)灣國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)、臺(tái)灣清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等對(duì)機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行著研究。
縱觀，在有關(guān)人員的不懈努力下，數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)有了較快的發(fā)展，但從目前來(lái)看，在，數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)大批量在工業(yè)中應(yīng)用的例子并不多，還沒(méi)成熟到商業(yè)化程度。在國(guó)內(nèi)，誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，還未見(jiàn)在生產(chǎn)廠家批量數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)的報(bào)道。
這說(shuō)明誤差補(bǔ)償理論和技術(shù)還有很大余地可。目前，數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的主要不足和難點(diǎn)如下：
?。?）誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)。 誤差補(bǔ)償是通過(guò)移動(dòng)(對(duì)于四軸以上還需轉(zhuǎn)動(dòng))雙面數(shù)控鏜孔機(jī)床的運(yùn)動(dòng)副以使刀具和工件在機(jī)床空間誤差的逆方向上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)除了要滿(mǎn)足補(bǔ)償精度 外，還要滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的方便性和市 場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)性。再則，考慮到機(jī)床 的動(dòng)態(tài)誤差，還需補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性，所 以，對(duì)誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)的要求 是性、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性和方便性。從目前來(lái)看，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)可 通過(guò)：a.修改代碼補(bǔ)償法，但實(shí) 時(shí)性差；b.壓電陶瓷制動(dòng)補(bǔ)償法。但反應(yīng)慢、剛度低；c.開(kāi)放式數(shù)控系 統(tǒng)補(bǔ)償法，但絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)還未 到開(kāi)放程度；d.數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)調(diào) 整補(bǔ)償法，如螺距補(bǔ)償、齒隙補(bǔ)償、刀 補(bǔ)等，但僅靜態(tài)補(bǔ)償；e.原點(diǎn)偏移補(bǔ)償法，但受限于數(shù)控系統(tǒng)。
(2)數(shù)控機(jī)床誤差的綜合建模 和補(bǔ)償問(wèn)題。目前，絕大多數(shù)的補(bǔ)償 將幾何誤差和熱誤差分開(kāi)補(bǔ)償，由于機(jī)床誤差的復(fù)雜性，如定位誤差等實(shí) 質(zhì)上既是幾何誤差(與機(jī)床坐標(biāo)位 置有關(guān))又是熱誤差(與機(jī)床溫度有 關(guān))，一般將這些誤差作為幾何誤差 進(jìn)行補(bǔ)償，但實(shí)際上，這些誤差在不 同的溫度下是變化的，故對(duì)這種既是 幾何誤差又是熱誤差的復(fù)合誤差(嚴(yán)格說(shuō)機(jī)床上的誤差都和溫度有關(guān)) 要進(jìn)行幾何誤差和熱誤差的綜合建 模和補(bǔ)償。
(3)機(jī)床誤差檢測(cè)和辨識(shí)時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題。由于機(jī)床誤差特別是熱 誤差取決于諸如室溫、機(jī)床工況(主 軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度等)、切削參數(shù)、冷 卻液、加工周期等多種因素，而且機(jī) 床熱誤差呈現(xiàn)非線性及交互作用，因此，這種檢測(cè)和辨識(shí)通常需要很長(zhǎng)時(shí) 間。另外，由于機(jī)床上的誤差元素眾 多，一般的激光測(cè)量?jī)x測(cè)量，一次調(diào)整僅測(cè)得一項(xiàng)誤差元素，如何地測(cè)量，也是個(gè)解決的問(wèn)題。
(4)五軸數(shù)控機(jī)床多誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償問(wèn)題。目前五軸數(shù)控機(jī) 床補(bǔ)償主要局限于幾何誤差建模及 補(bǔ)償。而且在理論上討論的比較 多，實(shí)際的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)膶?shí)施和應(yīng)用的實(shí)例還是不多。而隨著五軸數(shù)控機(jī)床的普遍使用，為獲得 的加工精度或補(bǔ)償效果，五軸機(jī)床的 多誤差動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償及其應(yīng)用 。
