摘要：對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的原因作了比較詳細(xì)的分析，將系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償方法進(jìn)行了歸納，并在此基礎(chǔ)上闡述了各類誤差補(bǔ)償方法的應(yīng)用場(chǎng)合，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；幾何誤差；誤差補(bǔ)償

前言

提高機(jī)床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計(jì)、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法(errorprevention)。該方法一方面主要受到加工母機(jī)精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補(bǔ)償法(errorcompensation)，通常通過修改機(jī)床的加工指令，對(duì)機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機(jī)床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對(duì)穩(wěn)定，易于進(jìn)行誤差補(bǔ)償。對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差的補(bǔ)償，可以提高整個(gè)機(jī)械工業(yè)的加工水平，對(duì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高我國國防能力，繼而極大增強(qiáng)我國的綜合國力都具有重大意義。

1幾何誤差產(chǎn)生的原因

普遍認(rèn)為數(shù)控機(jī)床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床幾何誤差誤差補(bǔ)償

摘要：對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的原因作了比較詳細(xì)的分析，將系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償方法進(jìn)行了歸納，并在此基礎(chǔ)上闡述了各類誤差補(bǔ)償方法的應(yīng)用場(chǎng)合，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)打下基礎(chǔ)。

前言

提高機(jī)床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計(jì)、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法(errorprevention)。該方法一方面主要受到加工母機(jī)精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補(bǔ)償法(errorcompensation)，通常通過修改機(jī)床的加工指令，對(duì)機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機(jī)床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對(duì)穩(wěn)定，易于進(jìn)行誤差補(bǔ)償。對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差的補(bǔ)償，可以提高整個(gè)機(jī)械工業(yè)的加工水平，對(duì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高我國國防能力，繼而極大增強(qiáng)我國的綜合國力都具有重大意義。

一、幾何誤差產(chǎn)生的原因

普遍認(rèn)為數(shù)控機(jī)床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：

摘要：對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的原因作了比較詳細(xì)的分析，將系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償方法進(jìn)行了歸納，并在此基礎(chǔ)上闡述了各類誤差補(bǔ)償方法的應(yīng)用場(chǎng)合，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；幾何誤差；誤差補(bǔ)償

前言

提高機(jī)床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計(jì)、制造和裝配的水平來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法(errorprevention)。該方法一方面主要受到加工母機(jī)精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補(bǔ)償法(errorcompensation)，通常通過修改機(jī)床的加工指令，對(duì)機(jī)床進(jìn)行誤差補(bǔ)償，達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度的軟升級(jí)。研究表明，幾何誤差和由溫度引起的誤差約占機(jī)床總體誤差的70%，其中幾何誤差相對(duì)穩(wěn)定，易于進(jìn)行誤差補(bǔ)償。對(duì)數(shù)控機(jī)床幾何誤差的補(bǔ)償，可以提高整個(gè)機(jī)械工業(yè)的加工水平，對(duì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高我國國防能力，繼而極大增強(qiáng)我國的綜合國力都具有重大意義。

1幾何誤差產(chǎn)生的原因

普遍認(rèn)為數(shù)控機(jī)床的幾何誤差由以下幾方面原因引起：

摘要：機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量與零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量密切相關(guān)，而零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，它包括零件的加工精度和表面質(zhì)量?jī)煞矫妗?/p>

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度；幾何形狀；工藝系統(tǒng)；誤差

一、機(jī)械加工精度

1、機(jī)械加工精度的含義及內(nèi)容

加工精度是指零件經(jīng)過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度，而它們之間的偏離程度則稱為加工誤差。加工精度在數(shù)值上通過加工誤差的大小來表示。零件的幾何參數(shù)包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個(gè)方面，故加工精度包括：(1)尺寸精度。尺寸精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍。(2)幾何形狀精度。幾何形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。(3)相互位置精度。相互位置精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度零件各差來表示的要求和允許用專門的符明。

在相同中的各種因?qū)?zhǔn)確和完足產(chǎn)品的工加工方法，的生產(chǎn)條件下所加工出來的一批零件，由于加工素的影響，其尺寸、形狀和表面相互位置不會(huì)絕全一致，總是存在一定的加工誤差。同時(shí)，從滿作要求的公差范圍的前提下，要采取合理的經(jīng)濟(jì)以提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。

一、機(jī)械加工精度

1．機(jī)械加工精度的含義及內(nèi)容。加工精度是指零件經(jīng)過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與理想值相符合的程度,而它們之間的偏離程度則稱為加工誤差。加工精度在數(shù)值上通過加工誤差的大小來表示。零件的幾何參數(shù)包括幾何形狀、尺寸和相互位置三個(gè)方面,故加工精度包括:

(1)尺寸精度。尺寸精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍。

(2)幾何形狀精度。幾何形狀精度用來限制加工表面宏觀幾何形狀誤差,如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。

(3)相互位置精度。相互位置精度用來限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差,如平行度、垂直度、同軸度、位置度零件各差來表示的要求和允許用專門的說明。

2．影響加工精度的原始誤差。機(jī)械加工中,多方面的因素都對(duì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生影響,從而造成各種各樣的原始誤差。這些原始誤差,一部分與工藝系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān),一部分與切削過程有關(guān)。按照這些誤差的性質(zhì)可歸納為以下四個(gè)方面:

1前言

所謂機(jī)械加工精度是指機(jī)械零件在生產(chǎn)和加工過程中，其實(shí)際的幾何參數(shù)和理想中的幾何參數(shù)之間相符合的程度。機(jī)械零件的幾何參數(shù)一般包括了以下幾個(gè)方面：位置、尺寸和形狀。機(jī)械零件的加工精度就包括了以上三個(gè)方面的內(nèi)容。首先是相互位置的精度，主要是用來判斷機(jī)械零件對(duì)加工表面同基準(zhǔn)間所產(chǎn)生的位置誤差；其次是尺寸精度，尺寸精度則是用來判斷對(duì)機(jī)械零件加工表面的同基準(zhǔn)間所產(chǎn)生的尺寸誤差；還有一個(gè)則是形狀精度，形狀精度主要用來判斷對(duì)機(jī)械零件的整體幾何形狀所產(chǎn)生的誤差。事實(shí)上，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械加工生產(chǎn)過程中，由于各種各樣的原因，任何一種加工方法所得到的機(jī)械零件的實(shí)際幾何參數(shù)都不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，機(jī)械零件在加工過程中都會(huì)產(chǎn)生一些誤差。機(jī)械零件的加工誤差就是指機(jī)械零件在加工過程中實(shí)施的幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)之間的差距和偏離的程度。機(jī)械產(chǎn)品是由各種不同零件加工組合而成的，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零件由設(shè)計(jì)到加工，再到成品產(chǎn)出過程中的誤差分析，提高機(jī)械零件在生產(chǎn)過程中的精度，對(duì)于提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的性能，提高機(jī)械生產(chǎn)商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的作用和意義。

2機(jī)械加工精度誤差分析

2．1加工原理誤差加工原理誤差是機(jī)械零件加工誤差中最常見的誤差類型之一。所謂加工原理誤差，就是指在機(jī)械零件加工過程中，由于采用了一些相類似的加工方法、刀具輪廓以及傳動(dòng)比等，來替論上的加工方法和工具，從而使得機(jī)械零件在實(shí)際的加工過程中產(chǎn)生了偏離理想?yún)?shù)的狀況。加工原理誤差的出現(xiàn)主要有以下幾個(gè)方面的原因。首先，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械零件加工中采用了近似的加工運(yùn)動(dòng)。通常我們?cè)谶M(jìn)行機(jī)床作業(yè)時(shí)，為了使工作表面符合我們加工的要求，我們就需要在加工工具和被加工對(duì)象上建立一定的關(guān)系，這種關(guān)系就被稱之為運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在理論加工原理中，如果要達(dá)到完全準(zhǔn)確加工精度，在實(shí)際的加工過程中就會(huì)出現(xiàn)很多不切實(shí)際的問題，對(duì)我們的生產(chǎn)加工帶來很多困難，因此，在實(shí)際的加工中，我們往往會(huì)采取近似運(yùn)動(dòng)的加工方法，這樣就導(dǎo)致了加工原理誤差的產(chǎn)生。其次，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械零件加工中采用了近似的刀具輪廓。刀具輪廓是機(jī)械零件加工的重要工具，理論上，對(duì)機(jī)械零件的加工要求具有非常準(zhǔn)確的刀具曲面，要求刀具的刃口要和曲面的輪廓完全符合，但是在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)加工中，要想達(dá)到這種完全的吻合，幾乎是不可能的。介于此，通常會(huì)采用近似的曲面，如圓弧、直線等簡(jiǎn)單的線性來替論上的曲面，這樣由于刀具輪廓的差異就導(dǎo)致了加工理論誤差的產(chǎn)生。

2．2工藝系統(tǒng)誤差機(jī)械零件的加工離不開加工工藝，加工工藝系統(tǒng)誤差主要是由于零件在被切削、傳動(dòng)等的過程中，產(chǎn)生了一定程度的彈性變形，導(dǎo)致加工工具和零件之間的位置發(fā)生錯(cuò)位，從而產(chǎn)生了生產(chǎn)加工的誤差。分析工藝系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，大致可以從以下幾個(gè)方面來看：首先，機(jī)械零件受力點(diǎn)位置變化引起誤差。機(jī)械零件在被加工的過程中，工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)是伴隨著被切削位置的變化而變化的，機(jī)械零件在被切削過程中，其被切削的位置在不斷的發(fā)生變化，二者在位置的變化中由于摩擦的作用就可能會(huì)產(chǎn)生位置錯(cuò)位，從而引起加工工藝系統(tǒng)的誤差。其次，機(jī)械零件受力程度的變化引起誤差。機(jī)械零件在加工工藝中，不僅其受力點(diǎn)的位置在不斷發(fā)生變化，其受力的程度也在不斷的發(fā)生變化。通常，用來被加工的機(jī)械零件本身就存在著質(zhì)地、形狀以及尺寸方面的不均勻問題，這些機(jī)械零件在被加工過程中，再加上其受力程度的不均勻，必然導(dǎo)致了誤差的存在，影響了加工精度。

3提高機(jī)械加工精度的措施

1五軸數(shù)控機(jī)床精度建模

為進(jìn)一步了解五軸數(shù)控機(jī)床的加工精度建模，本文選擇了某機(jī)床集團(tuán)生產(chǎn)的五軸數(shù)控機(jī)床為研究對(duì)象，其中包括床身、工作臺(tái)、工件、橫向溜板、豎向溜板、繞軸擺動(dòng)頭等多個(gè)部分。首先把集層抽象成纖維多體系統(tǒng)后對(duì)基層的各個(gè)零件的誤差量進(jìn)行了解，清楚每個(gè)部件之間的誤差量，以此為具體建議五軸數(shù)控機(jī)床精度模型提供理論上的基礎(chǔ)。五軸數(shù)控機(jī)床的特征：五軸數(shù)控機(jī)床具有很強(qiáng)的幾何特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在幾何誤差項(xiàng)中，即以軸為例時(shí)，沿著軸移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的定位誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（）；另外，滾動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的位置也產(chǎn)生了誤差，即滾轉(zhuǎn)誤差—（），偏擺誤差—（），俯仰誤差—（）。所以在對(duì)五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立前必須分析軸和軸的幾何誤差，以便于更好地掌握各個(gè)部件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而確定出正確的空間點(diǎn)，最終建立標(biāo)準(zhǔn)的模型。

2五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立

根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度模型，并建立相應(yīng)的控制坐標(biāo)體系，然后根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床特征分析并確定旋正卡爾坐標(biāo)，最后設(shè)定卡爾坐標(biāo)系，即“（，，……）”。將其中刀具的坐標(biāo)設(shè)為，然后以點(diǎn)為基礎(chǔ)建立坐標(biāo)體系，即：，，刀具形成的點(diǎn)坐標(biāo)軸體系函數(shù)分析結(jié)果為：通過對(duì)上面坐標(biāo)的分析得到機(jī)床在實(shí)際成型運(yùn)動(dòng)中，會(huì)針對(duì)點(diǎn)形成相應(yīng)的坐標(biāo)，即：，，從上面的數(shù)據(jù)坐標(biāo)關(guān)系我們了解到建立機(jī)床加工精度模型時(shí)，要注意模型的坐標(biāo)范圍，并明確刀具形成點(diǎn)和位移點(diǎn)之間的變換關(guān)系，以保證測(cè)量效果。另外，還需要控制刀具成型點(diǎn)的位置，最好提前根據(jù)坐標(biāo)設(shè)定刀具位置，然后在建立模型時(shí)將刀具的位置嚴(yán)格控制在提前設(shè)定好的位置范圍內(nèi)，以最大限度地減少刀具組裝誤差距離。最后，還需要根據(jù)刀具應(yīng)用需求確定測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及要求，然后在該要求及標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上構(gòu)建五軸刀具精度模型，并分析精度模型控制要素的數(shù)據(jù)坐標(biāo)位置關(guān)系，以保證坐標(biāo)模型得到高效應(yīng)用。

3五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差分析

五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立過程中還需要分析五軸數(shù)控機(jī)床加工精度幾何誤差，包括幾何誤差、熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等。其中幾何誤差最容易測(cè)量，并且任何幾何誤差都可以通過運(yùn)動(dòng)建模的方法來進(jìn)行分析，受到的環(huán)境因素影響最小。而熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等的測(cè)量及分析難度較高，所以相比較而言，本文還是選擇幾何誤差進(jìn)行分析。本文選擇的五軸龍門數(shù)控機(jī)床擁有個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件，各個(gè)關(guān)鍵零部件都可能存在靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)誤差個(gè)部分，其中運(yùn)動(dòng)誤差又分為項(xiàng)線位移和項(xiàng)角位移誤差，這里可以根據(jù)剛體六自由度假設(shè)理論分析出每個(gè)軸運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生項(xiàng)種誤差，所以個(gè)軸就有項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差，以此為基礎(chǔ)分析出五軸數(shù)控機(jī)床幾何坐標(biāo)體系中軸與軸、軸及軸、軸和軸之間，垂直度誤差及靜態(tài)誤差分別存在項(xiàng)和項(xiàng)，所以五軸數(shù)控機(jī)床的幾何誤差參數(shù)一共有項(xiàng)。

編者按：本論文主要從機(jī)械加工產(chǎn)生誤差主要原因；提高加工精度的途徑等進(jìn)行講述，包括了機(jī)床的幾何誤差、刀具的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差、調(diào)整誤差、減少原始誤差、補(bǔ)償原始誤差、轉(zhuǎn)移原始誤差、均化原始誤差、就地加工法等，具體資料請(qǐng)見：

摘要：影響機(jī)加工工件質(zhì)量的因素很多，機(jī)床精度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝是兩個(gè)重要影響因素，著重分析了在修配車間加工過程中，因機(jī)床精度引起的常見加工缺陷及消除方法，并詳細(xì)闡述了提高加工工藝的途徑。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度；誤差

所謂加工精度是指零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸，幾何形狀和相互位置）與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度，他們之間的偏離程度則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低，加工精度包括如下三個(gè)方面：（1）尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍；（2）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如：圓度，圓柱度，平面度，直線度等；（3）相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如：平行度，垂直度，同軸度，位置度等。在機(jī)械加工中，誤差是不可避免的，但誤差必須在允許的范圍內(nèi)。通過誤差分析，掌握其變化的基本規(guī)律，從而采取相應(yīng)的措施減少加工誤差，提高加工精度。

1機(jī)械加工產(chǎn)生誤差主要原因

1.1機(jī)床的幾何誤差

隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和整體科技水平的提高，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有更高的要求。而加工精度是衡量零件加工質(zhì)量的主要指標(biāo)，在機(jī)械加工過程中，會(huì)有很多因素影響工件的加工質(zhì)量，如何使工件的加工達(dá)到質(zhì)量要求，以及如何減少各種因素對(duì)加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的問題，也就是要對(duì)影響機(jī)械加工精度的因素進(jìn)行分析。加工精度是指零件經(jīng)過加工后的尺寸、幾何形狀以及各表面的相互位置等參數(shù)的實(shí)際值與設(shè)計(jì)理想值相符合的程度，而它們之間的偏離程度就是加工誤差。加工誤差的大小即反映了加工精度的高低。零件的幾何參數(shù)包括尺寸、幾何形狀和相互位置三個(gè)方面，故加工精度包括以下三方面：

1）尺寸精度。限制加工表面與其基準(zhǔn)間的誤差不超過一定的范圍。

2）幾何形狀精度。限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、平面度、直線度等。

3）相互位置精度。限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、同軸度、位置度等。

在機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具與被加工工件一起構(gòu)成了這一加工過程的一個(gè)整體，這一整體稱為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。因而，分析機(jī)械加工精度的過程，也就是分析這一工藝系統(tǒng)在各種不同的工作條件下以各種不同方式（或放大、或縮?。┓从彻ぜ募庸ふ`差。而機(jī)床、夾具又是這一工藝系統(tǒng)的重要組成部分。下面我們就分析這一工藝系統(tǒng)存在的誤差。

1機(jī)械加工產(chǎn)生誤差的原因分析

論文關(guān)鍵詞：加工精度；減小誤差

論文摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了加工精度與加工誤差基本知識(shí)。結(jié)合生產(chǎn)教學(xué)實(shí)際，詳細(xì)介紹了各種誤差極其形成原因，并就如何減小誤差，提高機(jī)械加工精度提出了自己的觀點(diǎn)。

1概述

1.1加工精度與加工誤差

加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實(shí)際加工不可能做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。

1.2原始誤差