数控系统的功能与数控机床的误差补偿-尊龙官方平台

随着人工智能在计算机的渗透和发展，数控系统引人了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断系统，使自诊断和故障监控功能较趋完善。卧式加工中心，将信息技术与制造技术融为一体。在制造过程中，加工、检测一体化是实现制造、检测和响应的途径，已形成将测量、建模、加工、机器操作四者融合在一个系统中，实现信息共享，推动测量、建模、加工、操作一体化的4m智能系统体系开放化。计算机技术的发展，推动数控技术较快地较新换代。许多数控系统生产厂家利用pc机丰富的软硬件资源开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有较好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易地实现智能化、网络化。

使编程、操作以及技术升级和较新变得较加简单。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这此开放的资源进行系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来很大方便，推动了数控系统多档次、多品种的和普遍应用，生产周期缩短。同时，这种数控系统可随cpu升级而升级，而结构可以保持不变驱动并联化。并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，较能达到复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和等优点并联三面数控镗孔机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研讨方向。

卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机；电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以简化数控机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点性。数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对数控机床的性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上为了数控机床有高的性，就要设计系统、严格制造和明确性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。数控系统平均无故障时间在7一10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，整机平均无故障工作时间达500小时以上，而国内高只有300小时。

这说明误差补偿理论和技术还有很大余地可。目前，数控机床误差补偿技术的主要不足和难点如下：

（一）机床误差检测和辨识时间过长问题。由于机床误差特别是热误差取决于诸如室温、机床工况(主轴转速和进给速度等)、切削参数、冷却液、加工周期等多种因素，而且机床热误差呈现非线性及交互作用，因此，这种检测和辨识通常需要很长时间。另外，由于机床上的误差元素众多，一般的激光测量仪测量，一次调整仅测得一项误差元素，如何高速地测量，也是个需要解决的问题。

（二）五轴数控机床多误差实时补偿问题。目前五轴数控机床补偿主要局限于几何误差建模及补偿。而且在理论上讨论的比较多，实际的动态实时补偿的实施和应用的实例还是不多。而随着五轴数控机床的普遍使用，为获得较好的加工精度或补偿效果，五轴机床的多误差动态实时补偿及其应用。

（三）误差补偿运动控制的实现。误差补偿是通过移动(对于四轴以上还需转动)双面数控镗孔机床的运动副以使刀具和工件在机床空间误差的逆方向上产生相对运动而实现。误差补偿运动控制的实现除了要达到补偿精度外，还要达到实际应用的方便性和市场经济的经济性。再则，考虑到机床的动态误差，还需补偿的实时性，所以，对误差补偿运动控制实现的要求是准确性、实时性、经济性和方便性。从目前来看，补偿运动控制的实现可通过：a.修改代码补偿法，但实时性差；b.压电陶瓷制动补偿法。但反应慢、刚度低；c.开放式数控系统补偿法，但绝大多数数控系统还未到开放程度；d.数控系统内部参数调整补偿法，如螺距补偿、齿隙补偿、刀补等，但仅静态补偿；e.原点偏移补偿法，但受限于数控系统。

（四）数控机床误差的综合建模和补偿问题。目前，绝大多数的补偿将几何误差和热误差分开补偿，由于机床误差的复杂性，如定位误差等实质上既是几何误差(与机床坐标位置有关)又是热误差(与机床温度有关)，一般将这些误差作为几何误差进行补偿，但实际上，这些误差在不同的温度下是变化的，故对这种既是几何误差又是热误差的复合误差(严格说机床上的误差都和温度有关)要进行几何误差和热误差的综合建模和补偿。

纵观，在有关人员的不懈努力下，数控机床误差补偿技术有了较快的发展，但从目前来看，在，数控机床误差实时补偿技术大批量在工业中应用的例子并不多，还没成熟到商业化程度。在国内，误差实时补偿技术大部分还停留在实验室范围内，还未见在生产厂家批量数控机床上应用误差实时补偿技术的报道。

综合数控机床误差补偿技术现状，指出其主要不足和难点，并介绍针对这些不足和难点而进行的研讨课题，其中包括：基于机床外部坐标系原点偏移的实时补偿器研制、复合误差建模和补偿、考虑温度变化的机床误差高速测量、五轴数控机床误差解藕实时补偿、机床上关键温度点的优化选择、切削力误差实时补偿。