南华大学成人高等学历教育毕业论文（设计）
CNC machine tool geometric error and their compensation
methods research
Abstract
On the causes of CNC machine tool geometric error made a more detailed analysis, the system has carried on the induction, the error compensation method based on the applications of all kinds of error compensation method was described, in order to further realize the machine tool accuracy of soft groundwork.
Keywords: Numerical control machine tools; Geometric errors; Error
compensation
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目 录
前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 一 几何误差产生的原因．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1 机床的原始制造误差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 机床的控制系统误差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 热变形误差 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.4 切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差 ．．．．．．．．．．．．．．．2 1.5 机床的振动误差 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.6 检测系统的测试误差 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.7 外界干扰误差 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.8 其它误差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
二 几何误差补偿技术 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.1 单项误差合成补偿法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2 误差直接补偿法 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.3 相对误差分解、合成补偿法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
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前言
提高机床精度有两种方法。一种是通过提高零件设计、制造和装配的水平来消除可能的误差源，称为误差防止法 (error prevention)。该方法一方面主要受到加工母机精度的制约，另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。另一种叫误差补偿法(error compensation)，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。研究表明，几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70%，其中几何误差相对稳定，易于进行误差补偿。对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，对促进科学技术进步，提高我国国防能力，继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。
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一 几何误差产生的原因
普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起： 1.1 机床的原始制造误差
是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差，是数控机床几何误差产生的主要原因。
1.2 机床的控制系统误差
包括机床轴系的伺服误差（轮廓跟随误差），数控插补算法误差。 1.3 热变形误差
由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。 1.4 切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差
包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”，它造成加工零件的形状畸变，尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差更为严重。 [摘自领硕学术网 www.lsxueshu.com]
1.5 机床的振动误差
在切削加工时，数控机床由于工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域，从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。
1.6 检测系统的测试误差 包括以下几个方面：
（1）由于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）由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。
1.7 外界干扰误差
由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。 1.8 其它误差
如编程和操作错误带来的误差。
上面的误差可按照误差的特点和性质，归为两大类：即系统误差和随机误
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差。
数控机床的系统误差是机床本身固有的误差，具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分，也具有可重复性。利用该特性，可对其进行“离线测量”，可采用“离线检测——开环补偿”的技术来加以修正和补偿，使其减小，达到机床精度强化的目的。
随机误差具有随机性，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，该方法对测量仪器、测量环境要求严格，难于推广。
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