数控机床的使用措施和几何误差类型

数控机床的进给系统是由伺服电机驱动，通过滚珠丝杠带动刀具或工件完成各坐标方向的进给运动。为确定进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械装置时，以低摩擦、低惯量、高刚度为原则，较近又研制了新型的陶瓷主轴，重量轻，热膨胀率低，用在加工中心上，具有高的刚性和精度。

对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性和热变形性能要求，可以通过主轴组件的结构设计和正确的轴承组合及选用用轴承加以确定。为提升生产率和自动化程度，主轴上的卡盘有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及卡盘准松机构。

具体措施有：

一、对滚动导轨和丝杠预加载荷，预拉伸；

二、采用低摩擦、轻拖动、的滚珠丝杠和直线滚动导轨；

三、通过消隙装置去掉齿轮、丝杠、联轴器的传动间隙；

四、采用大扭矩、宽调速的伺服电机直接与丝杠相联接，缩短和简化进给传动链；

数控机床出现几何误差的类型与算法

一、热变形误差：因为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。

二、外界干扰误差：因为环境和运行工况的变化所引起的随机误差。

三、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。

四、机床的振动误差：在切削加工时，数控机床因为工艺的柔性和工序的多变，其运行状态有愈大的可能性落入不不乱区域，从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量和几何外形误差。

五、检测系统的测试误差：（1）因为丈量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的丈量传感器反馈系统本身的误差；（2）因为机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致丈量传感器泛起的误差。

六、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外形、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。

七、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”，它造成加工零件的外形畸变，当加工薄壁工件或使用细长刀具时，这一误差愈为严峻。

八、其它误差：如编程和操纵错误带来的误差。

在条件下，机械系统结构形式的分布位置变化、移动部件的速度和加速度变化和所受负载的变化，都会造成机械系统动态特性较准静态发生改变。因此，机械环节面临的核心问题是要分析系统零部件和动静结合部在不同位移/姿态和运动状态(速度、加速度)下所受到的移动部件重力、加工切削力、预紧力、摩擦力和惯性力等多源力以及其物理行为特性，实现系统全工作状态下的动力学性能定量计算与分析，进而对机械系统结构形式、零部件布局和尺寸参数以及装配过程参数等进行主动设计。

伺服驱动系统是进给系统的能量输入环节，是实现进给系统运动的动力源。由于电机结构非线性和驱动电路非线性，直线电机及旋转伺服电机输出的力矩并不是名义指令力矩，而是存在多阶干扰谐波成分。在场合，进给轴处于不断加减速或频繁换向状态，此时伺服进给系统的跟随误差受到数控指令频宽、伺服系统带宽以及伺服参数的共同影响，仅靠调整伺服参数无法减小跟随误差和其运动性能。

在多轴联动加工场合，由于各轴的伺服特性、机械特性各不相同，数控系统分配给各轴的指令也不相同，导致各轴跟随误差不协调，造成联动精度下降。因此，伺服驱动系统面临的核心问题是研讨电机结构非线性(磁链谐波、三相绕组不对称、绕组匝间短路故障、齿槽效应及直线电机特有的端部效应等)和驱动电路存在非线性(三相驱动电压不对称、寄生电容、死区效应以及电流传感器反馈误差等)因素对电机力/力矩特J睦的影响机制，提出基于谐波特征的补偿策略，实现中间解祸，并根据位移波动的允差设计出控制策略。另外，需研讨加减速段伺服进给系统跟随误差的形成机制，提出相应的伺服控制方法，提升单轴控制精度和多轴联动精度。

要提升机床的精度和热性能，在设计阶段，从提升机床的热特性、热刚度入手，实现机床的主动热控，从根本上提升机床的热性能。虽然人们自20世纪40年代就已开始对机床热特性进行研讨，但是由于守旧机床在精度和速度上没有现代制造要求的这么高，热问题不严重，且由于机床及其部件类型和负载的多样性、结构的复杂性以及机床温度场和热变形受多种因素的影响，故其研讨一般都是针对具体机床，采用实验研讨法或数值模拟法，分析机床的各种热源及其对机床温度场的影响，在机床热设计方面就形成了“头疼医头、脚疼医脚”的现象，没有形成系统的理论、方法和分析工具，这显然与当前机床发展的要求不相适应。