0 引言

　　裝備制造業(yè)特別是數(shù)控裝備制造業(yè)作為國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及科技水平的重要標(biāo)志，是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)于產(chǎn)品的要求也越來(lái)越多樣化，柔性化制造已經(jīng)成為制造業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向，這使得數(shù)控機(jī)床的制造和發(fā)展也越來(lái)越快。數(shù)控技術(shù)是裝備制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在航空航天、電力電子以及石油化工等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。作為裝備制造業(yè)的核心，數(shù)控系統(tǒng)體現(xiàn)了國(guó)家的綜合實(shí)力，代表著國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，在國(guó)家大力支持?jǐn)?shù)控項(xiàng)目的背景下，筆者對(duì)數(shù)控技術(shù)尤其是面向精加工的數(shù)控技術(shù)進(jìn)行的研究與探索，具有很大的工程應(yīng)用價(jià)值。

1 數(shù)控系統(tǒng)的組成

　　數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置，一般由4部分組成，包括輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)控制裝置和可編程控制器，其被控對(duì)象為機(jī)床本體。

　　輸入裝置可以將數(shù)控加工程序的信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，而輸出裝置則可以讀取所輸入的信息以及數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)等。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，包括硬件和軟件2部分.二者之間密不可分，前者是系統(tǒng)的工作平臺(tái)，后者則是系統(tǒng)的靈魂。驅(qū)動(dòng)控制裝置按其驅(qū)動(dòng)方式可分為進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)2種，前者包括位置控制單元、速度控制單元、電動(dòng)機(jī)和測(cè)量反饋單元，其按照數(shù)控裝置發(fā)出的命令來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)床受控部件;后者則是由速度控制單元來(lái)進(jìn)行控制的?？删幊炭刂破骷瓤膳c數(shù)控裝置相互獨(dú)立，單獨(dú)工作，也可與數(shù)控裝置合二為一。

2 數(shù)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

　　雖然我國(guó)的數(shù)控機(jī)床制造業(yè)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但仍然存在著一些問(wèn)題，例如技術(shù)水平較低，很多高技術(shù)產(chǎn)品仍需大批量進(jìn)口等.與工業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率較低，并且現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的利用率也不高。不過(guò)，值得肯定的是，近幾十年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，并且擁有了自己的數(shù)控基地和大量的數(shù)控人才，我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已初步形成。在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的制造業(yè)在經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代初的巨大變動(dòng)后，發(fā)展趨勢(shì)有了明顯的回升，從而推動(dòng)了世界制造業(yè)及其新技術(shù)的不斷發(fā)展。目前，國(guó)外的絕大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床已經(jīng)在使用32位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，能夠加工各種復(fù)雜的工件，且產(chǎn)品加工精度較高。

　　數(shù)控系統(tǒng)將來(lái)的發(fā)展目標(biāo)是可靠性更強(qiáng)、功能更多、操作舒適性更好、集成度更高、柔性以及開(kāi)放性更強(qiáng)、成本更低。目前，數(shù)控技術(shù)正向高速度、高精度、高效率、智能控制化、多功能化、硬件模塊化的方向發(fā)展。精加工能夠大幅度提升生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，并能縮短生產(chǎn)周期，因而可以提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，精度作為衡最數(shù)控機(jī)床的重要指標(biāo)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象.為了提高工件的加工精度，通常會(huì)在數(shù)控系統(tǒng)中采用誤差補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)技術(shù)，以減小因機(jī)床的熱變形誤差、幾何誤差以及重載荷誤差等造成的工件加工誤差。

3 誤差補(bǔ)償技術(shù)

　　3.1 誤差補(bǔ)償技術(shù)概述

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)正朝著以提高效率為主的自動(dòng)化和以提高精度為主的精密化2個(gè)方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分，也正向高效率、高精度的方向發(fā)展。誤差補(bǔ)償技術(shù)作為提高數(shù)控機(jī)床加工精度的有效方法，受到了廣泛關(guān)注，引起了足夠的重視。

　　數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償方法是指通過(guò)對(duì)影響加工精度的誤差來(lái)源進(jìn)行分析并建模，對(duì)誤差進(jìn)行反向補(bǔ)償，以提高加下精度。這種技術(shù)的基本思路是對(duì)誤差進(jìn)行測(cè)量，然后人為制造一種誤差以抵消原來(lái)的誤差，而不是去避免誤差的產(chǎn)生。誤差補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用非精密加工設(shè)備加工高精度產(chǎn)品，并且無(wú)需對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行改造。該技術(shù)使人們的設(shè)計(jì)思路從追求設(shè)計(jì)精度變?yōu)榱俗⒅卦O(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，從而大大降低了后期生產(chǎn)成本，帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　在誤差補(bǔ)償過(guò)程中，首先要對(duì)誤差進(jìn)行確定與測(cè)全，常用的方法有網(wǎng)絡(luò)測(cè)定法、誤差合成法、有限元分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及多元線性回歸法等。

　　3.2 數(shù)控機(jī)床誤差源

　　影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，對(duì)其進(jìn)行分析歸納，可得到機(jī)床的主要誤差源，如圖2所示。其中，熱變形引起的誤差是最主要的誤差源。

　　3.3 機(jī)床熱誤差

　　影響機(jī)床熱誤差的因素有很多，主要包括以下幾個(gè)方面:

　　(1)電動(dòng)機(jī)等機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱部件對(duì)機(jī)床的加工精度造成影響;

　　(2)機(jī)床的熱容量以及熱剛度等使熱誤差變得復(fù)雜化;

　　(3)在機(jī)床的各連接件表面會(huì)有熱阻產(chǎn)生，這就造成了機(jī)床熱誤差的非線性。

　　熱誤差補(bǔ)償法指的是通過(guò)對(duì)機(jī)床的熱誤差進(jìn)行分析及測(cè)量，建立適合的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)因熱變形而造成的機(jī)床主軸的偏移加以修正，從而提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法。采用該方法對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，可以降低高精度產(chǎn)品加工對(duì)機(jī)床的要求，同時(shí)，該補(bǔ)償方法不受機(jī)床系統(tǒng)的限制，因而大大減少了對(duì)于機(jī)床加工范圍的限制，降低了加工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益.

4 結(jié)語(yǔ)

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展變化，數(shù)控機(jī)床已逐漸成為機(jī)械制造業(yè)的重要組成部分。精度性能、數(shù)控功能和加工能力是衡量數(shù)控機(jī)床水平的主要標(biāo)志。通過(guò)對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行深人研究，努力提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)數(shù)控技術(shù)以及誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，希望能夠發(fā)揮拋磚引玉的作用，推動(dòng)更多從業(yè)者對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深人探討