提高机床精度有两种方法。 一种是通过提高零件的设计、制造和装配水平来消除可能的误差源，这就是所谓的误差预防。 一方面，这种方法主要受机床精度的限制；另一方面，零件质量的提高导致加工成本的扩大，从而限制了这种方法的应用。 另一种方法叫做误差补偿，通常是通过修改机床的加工指令来补偿机床的误差，从而达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。 研究表明，几何误差和温度引起的误差约占机床总误差的70%，其中几何误差相对稳定，易于补偿。 数控机床几何误差的补偿可以提高整个机械工业的加工水平，对推动科技进步，提高我国国防能力，进而大大增强我国的综合国力具有重要意义。 几何误差产生的原因一般认为数控机床的几何误差是由以下原因引起的:机床的原始制造误差是指机床各部分工作面的几何形状、表面质量和相互位置误差引起的机床运动误差，是数控机床几何误差的主要原因。 机床控制系统的误差包括机床轴系的伺服误差(轮廓跟随误差)和数控插补算法误差。 热变形误差机床内部热源和环境热扰动引起的机床结构热变形引起的误差。 切削载荷引起的工艺系统变形引起的误差包括机床、刀具、工件和夹具变形引起的误差。 这种误差又称为“刀具”，它引起被加工零件的形状畸变，特别是在加工薄壁工件或使用细长刀具时。 切削时机床的振动误差，由于工艺的柔性和工序的多样性，数控机床的运行状态更容易陷入不稳定区域，从而引起强烈的颤振。 导致加工工件的表面质量和几何误差恶化。 系统的测试误差包括以下几个方面:测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差；(2)由于机床部件和机构误差以及使用中的变形造成的测量传感器误差。 外部干扰误差环境和操作条件变化引起的随机误差。 其他错误，例如由编程和操作错误引起的错误。 根据误差的特点和性质，上述误差可分为两类:系统误差和随机误差。 数控机床的系统误差是机床本身固有的误差，具有重复性。 数控机床的几何误差是其主要组成部分，也是可重复的。 利用这一特性，可以离线测量，并采用“离线检测-开环补偿”的技术对其进行校正和补偿，从而降低它，达到提高机床精度的目的。 随机误差是随机的，必须采用“在线检测-闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响。这种方法对测量仪器和测量环境要求严格，难以推广。 几何误差补偿技术根据误差类型的不同，误差补偿可分为两类。 随机误差补偿要求“在线测量”，即误差检测装置直接安装在机床上，在机床工作的同时，可以实时测量相应位置的误差值，并用这个误差值实时修正加工指令。 随机误差补偿对机床的误差性质没有要求，既可以补偿机床的随机误差，也可以补偿机床的系统误差。 但需要一整套高精度的测量装置等相关设备，成本太高，经济效益不好。 参考文献[4]进行了在线温度测量和补偿，但未能实现实际应用。 系统误差补偿是用相应的仪器预先检测机床，即通过“离线测量”得到机床工作空间指令位置的误差值，并作为机床坐标的函数。 机床工作时，根据加工点的坐标，调出相应的误差值进行修正。 机床的稳定性要求保证机床误差的确定性，以便于校正。补偿后机床的精度取决于机床的重复性和环境条件的变化。 一般情况下，数控机床的重复精度远远高于其空间综合误差，因此系统误差的补偿可以有效提高机床的精度，甚至提高机床的精度水平。 到目前为止，国内外对系统误差的补偿方法很多，大致可以分为以下几种:单一误差综合补偿法，这种方法是基于误差综合公式。首先用直接测量法测得机床原始单项误差值，用误差合成公式计算出补偿点的误差分量，从而实现机床的误差补偿。 利特是测量坐标测量机位置误差的人。利用三角几何关系，推导出机床坐标轴误差的表示方法，不考虑旋转角度的影响。 应该是霍肯教授更早的补偿了误差。针对Moore 5-Z(1)型坐标测量机，在16小时内测量了工作空间中大量点的误差。在此过程中，考虑了温度的影响，并采用最小二乘法对误差模型参数进行了辨识。 由于机床运动的位置信号直接由激光干涉仪获得，因此考虑了角度和直线度误差的影响，得到了满意的结果。 1985年，张成功地补偿了三坐标测量机的误差。 测量了工作台的平面度误差，除了工作台边缘处的值稍大外，其他值均小于1μm，验证了刚体假设的可靠性。 通过线性坐标变换合成激光干涉仪和水平仪测量的21个误差，并实施误差补偿。 在X-Y平面上的测量实验表明，补偿前，20%的测量点误差大于20μm，补偿后，不超过20%的点误差大于2μm，证明精度提高了近10倍。 除了三坐标测量机的误差补偿外，数控机床的误差补偿研究也取得了一些成果。 1977年，Schultschik教授用矢量图法分析了机床部件的误差及其对几何精度的影响，为进一步研究机床几何误差奠定了基础。 费雷拉和他的合作者也对这种方法进行了研究，得到了机床几何误差的一般模型，并对单项误差综合补偿法作出了贡献。 J.倪等进一步将该方法应用于在线误差补偿，取得了理想的效果。 陈等建立了32个误差模型，其中冗余的11个是与温度和机床原点有关的误差参数。卧式加工中心的补偿试验表明，精度提高了10倍。 Eung-Suk Lea等人使用与G. Zhang几乎相同的测量方法，测量了三坐标桥孔铣床的21项误差。采用误差综合方法得到误差模型。用激光干涉仪和Renishaw的DBB系统对补偿结果进行了检验，证明机床的精度得到了提高。 直接误差补偿法要求精确测量机床空间矢量误差。补偿精度越高，对测量精度和测量点数的要求就越高。但是，不可能详细知道测量空间中任何一点的误差。补偿点的误差分量可以通过插值获得，以校正误差。这种方法需要建立与补偿一致的绝对测量坐标系。 1981年，杜福尔和格罗佩蒂测量了不同载荷和温度条件下机床工作空间点的误差，并形成误差向量矩阵，获得了机床误差信息。 误差矩阵存储在计算机中用于误差补偿。 类似的研究主要有A.C.Okafor等人通过测量机床工作空间内标准参比件上几个点的相对误差，以第一个点为参考点，再换算成绝对坐标误差，用插值法进行误差补偿，结果表明精度提高了2 ~ 4倍。 Hooman使用三维线性(LVTDS)测量装置得到机床空间27个点的误差(分辨率0.25μm，重复精度1μm)，并做了类似的工作。 再者，考虑到温度的影响，每1.2小时测量一次，共8次，用温度系数修正误差补偿结果。 这种方法的缺点是测量工作量大，存储数据量大。 目前还没有完全合适的仪器，限制了该方法的进一步应用和发展。 相对误差分解和综合补偿的误差测量方法大多只能得到相对综合误差，从中可以分解出机床的单项误差。 通过进一步的误差综合来补偿机床误差是可行的。 目前，国内外在这一领域已经取得了一些进展。 2000年，密歇根大学君尼教授指导下的博士生陈桂全做了这样的尝试。利用TBB测量了三轴数控机床在不同温度下的几何误差，建立了快速温度预测和误差补偿模型，并对误差进行了补偿。 Christopher利用LBB在30分钟内获得机床的误差信息，建立误差模型，并在9个月的时间间隔内对误差补偿结果进行了5次评估。结果表明，软件误差补偿方法可以提高机床的精度，并保持精度长期不变。 误差合成法要求测量机床各轴的原始误差。成熟的测量方法是激光干涉仪，测量精度高。 双频激光干涉仪测量误差耗时长，对操作人员调试水平要求高。 而且对误差测量环境要求较高，多用于三坐标测量机的检测，不适合生产现场操作。 与误差分解与综合补偿法相比，该测量方法相对简单，一次测量即可获得整个圆周的数据信息，同时可以满足机床的精度检测与评定。 目前，误差分解方法很多。由于机床的条件不同，很难找到合适的通用数学模型进行误差分解，对测量结果有相同影响的原始误差项也无法分解，难以推广应用。 直接误差补偿法一般是基于标准件获取空间矢量误差，进行直接补偿，中间环节少，更接近机床的实际情况。 而获取大量信息需要不同的标准件，实现起来比较困难，所以补偿精度有限。 综上所述，误差测量是数控机床误差补偿的关键，误差模型是误差补偿的基础。 通过误差补偿，可以有效提高机床的精度，这将有助于中国制造水平的提高。

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