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差辨识模型，因此为了用误差辨识方法精确鉴定出机床原始误差，需要解决好检测参数及其检测仪器和误差辨识建模两大课题。
误差辨识法研究的另一成果是基于一维球列法、球板法和双频激光干涉测量仪，对机床工作区特定方向或区域的部分综合误差进行检测，开发了多种通过精确、简便、有效的数学模型来溯源机床各单项误差的误差辨识方法。这类方法由于误差辨识精度高、速度快、简便实用，受到了广泛欢迎。一维球列法和球板法分别一组和多组球度误差很小的球排列而成，测量操作简单，误差溯源计算量少，已在坐标测量机误差评定和补偿中得到了很好应用。双频激光干涉仪是一种高精度的测量仪，广泛用于精密、超精密机床误差检测。围绕在机床误差检测中如何更好地应用双频激光干涉测量仪，开发了22线法、15线法、14线法、9线法等多种位移法。位移法的基本思想是通过测量工作区内空间直线方向上的空间位移误差，运用适当的误差分离技术来辨识机床各单项误差。位移法的最大特点是将误差直接测量和误差分离技术有机结合起来，对不同类型的误差采用不同的辨识方法，从而达到用最少的测量线数来实现高精度、快速辨识数控机床进给系统的全部几何误差的目的。但是上述位移法仍存在一些可改进的不足，如22线法测量多，对点数有严格要求，要采用循环求解或遍历求解方法，存在严重的误差传递性，且采用了假设误差值总和为零的不规范条件。
间接估计是机床热误差辨识的主要方法。机床热误差往往是温度和位置的非线性函数，选择适当的温度传感器安装位置是机床热误差辨识的关键。目前在几乎所有的热误差辨识系统中，温度传感器安装位置是凭经验和试凑来确定的。经验法不能保证温度传感器安装位置的科学性，试凑法虽然只能增加一定程度上的准确性，还会耗费大量的时间和温度传感器的数量。因此温度传感器在机床上安装位置是热误差辨识的主要障碍。目前，机床热误差辨识建模方法己出现多种，如由于受非线性因素制约，几乎所有的文献都使用高阶多项式和神经网络模型，模型的输入为在机床不同位置适当布置的热传感器，输出为模型预测的热变形。为了神经网络的准确性，模型的训练需要在尽量宽的工况下进行。
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第五章 误差防止
为了提高数控机床加工精度，可以采用误差防止和误差补偿两种措施。
误差防止是通过合理的机床设计、零件加工、机床装配、环境控制和使用来消除或减少可能的误差源。该方法从机床设计制造各阶段开始，采取精化措施，提高设计精度，优化机床系统的结构配置，减少机床自身的各种误差和表现误差。误差防止是保障数控机床加工精度最根本、最有效的手段。数控机床的几何误差来源机床零部件的形状误差和装配误差，因此在机床加工和装配阶段，必须采取适当的工艺方法及质量控制措施，以减少机床几何误差。另一方面，加工过程中切削力变形和热变形等与机械结构存在密切的联系，因此在数控机床特别是精密、超精密数控机床制造过程中，应当重视数控机床结构的刚度和传热特性，以减少机床热变形误差和振动误差，此外，在加工过程中热变形等与环境因素有着密切的关系，高稳定性的加工环境是保证加工精度的重要因素，因此对数控机床特别是精密、超精密数控机床的工作环境须采取适当的环境保障措施。数控机床比普通机床增加了伺服误差和插补误差，因此在数控机床设计过程中，应采取合理的伺服控制和插补计算方法，以减少伺服误差和插补误差。
5.1 几何误差防止
机床几何误差的研究伴随着机床产生和发展的全过程，因此已有了相当长的历史。实际上，在机床发展的初始阶段，提高加工精度的主要方法就是通过提高机床自身的几何精度来实现。机床各零部件的几何误差最终均将反映在被加工工件的加工误差上，因此机床每一个零部件的几何误差都是关注的对象。防止和减少机床各零部件在制造和安装过程中的几何误差的措施主要是改进工艺和采用新材料。就几何误差而言，在机床各零部件中，其中构成机床的关键部件---主轴和导轨，其几何精度的高低对数控机床的加工精度起着决定性影响，因此为了提高数控机床的精度，许多国家投入了大量的人力、物力用于研究和开发高精度的主轴轴系和导轨。近年来，一方面，随着滚动轴承、液体静压轴承、液体动压轴承、气体静压轴承以及磁浮轴承的成功研制和应用，机床主轴的回转精度得到了大幅度提高，回转误差不超过0.01μm；另一方面，随着新型滑动导轨、滚动导轨、液体静压导轨和空气静压导轨的成功研制和应用，使机床导轨的直线度误差小于0.05μm /1000mm，进而大大提高数控机床的精度，为进行精密、超精密加工提供了极为重要的物质基础。
5.2 热变形误差防止
热变形误差产生的过程为：发热部产生热量，热量通过接触面向周围传递，最终导致机床关键部件变形，从而产生误差。与之相对应，防止和减少热变形误差的方法有三种：①降低热源；②控制热流；③热稳定结构设计。
在精密、超精密加工领域，机床几何精度己经很高，此时的热变形误差成为影响机床加工精度的最主要因素之一，降低热变形误差则是提高加工精度的最好方法。这需要对环境条件如温度、湿度等进行严格的控制。必要时可采用空气静压轴承或磁浮轴承，以减少摩擦和由此产生的热量。机床主轴单元功率大、发热严重，且其径向跳动和轴向窜动均直接反映在加工工件上，必须采用冷却措施使其温度不致大范围变化。
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热流控制有被动热流控制和主动热流控制之分。被动热流控制是将绝热物插入机床主要结构中(如机身、头架等)，以控制热流，试图使每一单元热变形均匀。在被动热流控制中，绝热物不仅阻碍了热流，而且也形成了很好的温度场。适当地安装绝热物，可以是机床温度场和热流敏感性得到改善。主动热流控制使用外部热源来改善机床的热变形，一方面使不对称温度分布化为对成分布，从而降低机床结构的热变形；另一方面也大大减少了精密机床的预热时间。
热稳定结构设计通过改变机床结构和热源设计一来消除热的影响。对机床热性能机理的研究及基于此提出的各种热变形理论为在设计阶段优化机床的热特性提供了理论支撑。但是，由于热变形误差受电机和运动副所产生的热量以及切削力、环境温度、冷却系统等诸多因素的影响，并且与机床各部分的热特性有关，使得热变形情况极为复杂以及机床连接处热源和边界条件存在很大的不确定性，从而进行热变形误差理论计算时，导致了计算的热变形结果与实际情况往往有明显的差异，必须通过实验对计算结果进行考核，使一些在实验室可行的方案难以用于生产实践。目前尚缺乏一种精确的热变形误差计算方法，相关研究还需进一步深入。
5.3 伺服误差防止
伺服系统是数控机床的重要组成部分，伺服系统的静态和动态特性的优良直接影响着机床的定位精度、加工精度和位移速度。伺服系统的误差是数控机床的主要误差源之一。由于数控机床伺服轴的运动不是人工控制，而是通过伺服电机及其传动机构来进行驱动的，而伺服电机则由数控加工程序指令来控制，因此伺服系统的结构和工作特性复杂，导致伺服误差的复杂变化。在多轴联动数控加工过程中，伺服系统处于非常频繁的加减速状态，使伺服误差发生更为复杂的变化，最终影响到工件的加工误差，伺服误差变化的复杂性更增加对其控制的难度。
在数控机床加工控制中，各轴伺服系统准确跟踪指令的能力起着非常关键的作用。随着高精度、高速度加工的日益发展，对各轴伺服系统的跟踪性能提出更为严格的要求，特别是在当今超精密中，对各轴伺服系统性能的要求到了极为苛刻的程度，靠常规控制方法已及难实现。对于多轴数控加工，任意伺服轴的运动轨迹的偏差或故障会引起整个运动规律的变化，产生轮廓加工误差，因此各轴伺服系统不但要有很高的位置跟踪能力，还要有极高的可靠性和稳定性。目前伺服误差控制研究的侧重点分为单轴伺服系统性能和多轴伺服系统综合性能的改善和提高两方面，伴随着产生开环控制和闭环控制两种不同方法： (1)开环控制方法：
开环控制的加工精度由机床零部件的精度来保证，采用直线度非常理想的导轨(如液体静压导轨、气体静压导轨等)，更高回转精度的主轴(如液体静压主轴、气体静压主轴等)，高性能的电机(如Dynasery电机，其最小输出脉冲可达2.53角秒)，以及各种精密驱动方式(如滚珠丝杠、静压丝杠、摩擦驱动、直线驱动等)，提高机械系统的响应速度和定位精度。根据开环方法设计的机床结构简单，如果加工过程的状态可以事先预知，并可以用适当的方法达到，则反馈是多余的，所以可以采用开环结构。这种单纯依靠提高机床零部件的性能来提高机床机械系统的运动精度的方法适用于轻载、负载变化不大或经济型数控机床的伺服系统控制，在精密加工中也可采用。但是，由于机械系统中普遍存在摩擦和间隙，在
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低速运动时会产生爬行现象，反向运动时产生反程差。为了提高位置精度，机械传动系统还需要足够的联接刚度以克服弹性变形。要克服这些非线性因素的影响，开环方法是以更高的成本为代价的，更高精度意味着更高的成本。另外开环控制易受机械变形、磨损、温度变化、振动及其它因素的影响，系统稳定性难以调整，对传动部件精度、性能稳定性及使用过程的温差变化需要有很好的保障措施。 (2)闭环控制方法：
闭环控制有分为全闭环控制方法和半闭环控制方法。全闭环和半闭环控制系统具有一致的结构，二者差异只是位置信号检测点有所不同，前者的位置信号检测点是最终运动部件(机床工作台或刀架)，检测信号的是最终运动部件的实际位置，而后者的位置检测信号检测点是坐标运动的传动链中的某处机械传动部件(如伺服电机)，检测信号是该传动部件的运动参数，再将其转换为位置信号，因此全闭环系统环内包括较多的机械传动部件，理论上具有比半闭环控更高的控制精度。目前，半闭环控制系统在普通和精密机床中使用较多，全闭环控制方法则多用于应用于超精密机床上。
上述超精密机床的闭环控制都采用前馈加PID控制方法，这种传统控制方法稳定性好、可靠性高，PMAC运动控制板就是这种控制器的代表。超精密数控系统要求有纳米级运动分辨率，因此要求有更短的插补周期(小于1ms)和控制周期(小于0.1ms)。此外，针对超精密加工特点，需要多轴联动生成高次曲线、曲面，在传统控制算法的基础上，采用交叉耦合控制、最优预见控制(OPC)、逆补偿滤波器(IKF)控制、滑模控制、陷波及前馈等方法，可以较大地提高跟踪精度。另外，适应控制(AC，Adaptive Control)技术开始在数控机床伺服系统中得到应用。适应控制就是使机床能随加工过程中切削条件的变化，自动调节切削量，实现加工过程最佳化的自动控制。适应控制技术己形成了约束适应控制(ACC，Adaptive Control Constraint)、最佳适应控制(ACO，Adaptive Control Optimization)和学习适应控制(TAC，Trainable Adaptive Control)等多个分支。
5.4 振动与环境误差防止
在数控机床发展的初期，人们虽然早已认识到机床振动及环境条件对加工精度的影响，但由于加工精度要求比较低，振动及环境误差的影响并不明显，因此对振动及环境误差的研究未受到重视。应该说，对振动及环境误差问题的研究真正开始于精密、超精密加工的兴起。对于普通加工，机床振动及环境波动引起的误差在机床加工误差所占分量很小，因此对机床地基及周围加工环境没有严格的要求。但是，对于精密、超精密加工，机床振动严重影响到加工工件的加工表面粗造度以及会影响0.1μm级的尺寸精度，给机床加工精度造成了很大危害，必须予以限制。防止和减少振动误差的措施是降低机床内部和外部振源的影响。为了减少机床内部振源的影响，须提高机床零部件的加工精度，对于机床中的回转零件要进行严格的动平衡，或者选择低速加工以减少回转件不平衡的影响;为了减轻或消除来自机床外部振动的影响，必须采取合适的机床基础和防振装置，得到成功应用的防振装置已有橡胶隔振器、金属弹簧、G型隔振器及压缩空气热等。另外，在精密、超精密加工中，对加工环境有着严格的要求，空气中的温度、尘埃、湿度、气压以及气流都有可能危及加工精度，因此要求对加工环境进行防尘、除湿等净化处理，并保持温度和气压的恒定。国外如美国已形成了加工环境的净化标准，我国的相关标准尚在研究形成阶段。
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5.5 检侧误差防止
数控机床加工过程中进行检测与监控越来越普遍，装有各种类型的检测、监控装置。位置检测装置则是数控机床闭环伺服控制系统必不可少的重要组成部分。闭环伺服控制的数控机床的加工精度主要取决于检测系统的精度。为了满足各种不同闭环伺服控制及加工精度的需要，人们研制了多种位置检测装置，如回转型的脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅、圆磁栅、多速旋转变压器、绝对脉冲编码器、三速圆感应同步器以及直线型的直线圆感应同步器、计数光栅、磁尺、激光干涉仪、三速感应同步器、绝对值式磁尺等。另外，还研制了一些监测手段如红外(IR)、声发射(AE)、激光检测装置等来对刀具和工件进行监测。
误差防止对精度的提高受当时技术发展水平的限制，且当加工精度要求较高时，采用误差预防的费用将呈指数增加，同时，高精度机床维护费用非常高昂，精度在使用过程中容易丧失。因此，用误差防止法提高加工误差是有限度的。
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