摘要：改革开放以来，随着我国社会主义市场经济的不断发展和科学技术的不断进步，数控机床误差补偿技术在提高机床加工精度以及提升产业经济效益和社会效益等方面发挥了重要作用，因此被广泛地应用于日常的工业生产过程中，以期在降低企业产品生产误差的基础上，为企业的进一步发展奠定良好基础。鉴于此，本文主要基于西门子840D数控系统的三轴加工中心几何误差补偿技术，科学分析数控机床误差源的同时，加快对几何误差补偿技术的研究，旨在提升企业的核心竞争力，确保其在愈演愈烈的市场环境中长期稳定地发展。
关键词：数控机床；西门子840D系统；三轴加工中心；几何误差；补偿技术
1、现阶段影响数控机床误差的因素分析
自一九五二年数控机床在美国麻省理工学院诞生以来，以其自动化程度高、灵活性好、精度高等优点在现代制造领域得到了广泛应用、迅速发展和普及，尤其是在近年来当下愈演愈烈的社会主义市场竞争中，数控机床成为了制造业向高精度、多品种、小批量、低成本方向发展的必然选择，更是提高企业和国家核心竞争力的关键技术，但不可否认的是，在企业产业产品的生产过程中，由于受到外界以及机械设备自身的影响，误差问题屡见不鲜，影响企业加工精度的同时，对企业的发展也造成了极为不利的影响。
因此在企业发展过程中，为有效地提高机床精度，相关工作人员一方面是通过设计和制造的途径消除或减少课程的误差源，这种精度提升方式也被称之为误差防止法，而另一方面则是通过人为地制造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到降低原有误差、提高机床精度的目的，这种精度提升方式也被称之为误差补偿法，两种方式相比，前者采取的是“软技术”，而后者采取的是“硬技术”，因此在实现方式和实现效益等方面，误差防止法不仅具有较强的可操作性、可行性，同时在经济效益方面也具有显著优势，拥有着更加广阔的应用前景。
根据相关数据调查显示，影响数控机床加工精度的误差源分类不同，所选用的补偿技术也不尽相同，一般来说，在进行数控系统的加工过程中，企业工作人员一般会将误差源分为如下几类，即：
1.1按来源分类
按照来源进行分类，可知影响数控机床加工精度的误差源分为了控制误差、检测误差、随机误差、力误差、热误差以及几何误差六大类，其中，所谓的控制误差主要指的是由机床控制系统性能差异所造成的误差，以此类推检测误差和随机误差分别指的是由机床检测系统性能以及外部环境等不可预见因素干扰而造成的误差，力误差和热误差分别指的是由机床自身部件受力变形、由机床内部热源和外部热源扰动而引起自身不同部位热变形所造成的机床误差，而作为最常见的几何误差，它主要指的是由机床各部件和结构的原始制造、装配误差等引起的机床误差。
1.2按加工系统产生的误差分类
按加工系统产生的误差分类，可知影响数控机床加工精度的误差源分为内部误差和外部误差两大类，其中前者主要指的是因机床本身直接相关因素所引起的误差，即主要包括加工原理误差、热变形、摩擦力、震动等情况，而后者则表示的是因外界等不可控因素所引起的误差，即主要包括温度、湿度、操作者干预、电压波动等情况。
1.3按误差产生条件分类
按误差产生条件分类，可知影响数控机床加工精度的误差源分为了静态误差、准静态误差以及动态误差三大类，其中静态误差与动态误差相比，前者是机床在不切削情况下检测的机床误差，而后者是在机床切削加工条件下所产生的误差。
根据相关数据表明，不同的误差因素对机床加工精度的影响不尽相同，但在其中几何误差和热误差占总误差的百分之四十五到百分之六十五，是企业加工过程中产生的主要误差，因此为有效地提高企业的加工精度，减少此两项的误差是相关单位工作的未来核心发展方向。
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2、基于西门子840D数控系统的三轴加工中心几何误差补偿技术分析
2.1 螺距误差补偿的基本概述
2.1.1 螺距误差补偿的基本原理
根据相关数据调查显示，西门子840D在三轴加工过程中，由于受自身以及外界多方因素的影响，各种误差现象屡见不鲜，其中对加工精度造成主要影响的就是几何误差，因此通过采用基于激光干涉仪的单项误差直接测量法，检测出机床的若干补偿几何误差项，是目前企业发展的重要基础和根本前提。其中，螺距误差补偿和悬垂误差补偿是西门子840D系统几何误差补偿模块中常用的两种接口，前者的补偿原理主要指的是将数控机床某轴的指令位置和测量系统测量的实际位置进行比较，从而计算出全行程误差分布曲线，并将其数据结果以表格的形式表示出来，从而当数控系统控制此轴进行运动时，补偿点数、补偿步距和误差值都会随之发生改变，而后将计算的结果值按照坐标轴进行的绝对型补偿方式进行补偿。
2.1.2 螺距误差补偿的补偿策略以及典型操作步骤
由上述可知，西门子840D数控系统的几何误差补偿功能是一种绝对型补偿方式，与悬垂误差补偿相比，此类补偿是严格按照坐标轴进行的，而每一个坐标轴又可分别对半闭环和全闭环进行补偿，而根据相关数据调查显示，使能参数和补偿最大点数设置是螺距误差补偿的主要系统参数，在进行补偿的过程中，具体的操作步骤如下，即：
点击机床面板“轴参数”界面中的“服务菜单”，将NC进行备份→将系统NCK复位，并将备份文件恢复到NC中→修改“轴参数”界面的MD32700，使其等于0【使能失效】→在“服务菜单”中找到“NC—ACTIVE—DATA”，将所要复制的补偿文件“EEC—DATA”复制到一个新的文件目录中→修改复制后补偿文件里面的数值并进行保存关闭，而后在NC系统或者是MDA中运行一次→修改“轴参数”界面的MD32700，使其等于1【使能有效】。
2.2悬垂误差补偿的基本概述
2.2.1 悬垂误差补偿的基本原理
与螺距误差补偿不同，悬垂误差的补偿原理主要指的是当工件在确定的Y轴方向上运动时，Z轴方向会产生一定的几何误差，进而对产品的精度造成一定影响，而悬垂误差补偿主要补偿的就是坐标轴非轴向方向的几何误差，即当工件在Y轴方向上移动时，系统会根据补偿轴、参考轴、补偿方向等参数的设置，在一个插补周期内将非轴方向的误差值准确地计算出来，并进行补偿，与螺距补偿相同的是，两者的补偿功能都属于一种绝对型的补偿方式。
2.2.2 悬垂误差补偿的补偿策略以及典型的操作步骤
由上述可知，西门子840D数控系统的几何误差补偿功能是一种绝对型补偿方式，与螺距误差补偿相比，此类补偿是严格按照补偿轴、参考轴、补偿方向等参数设置的补偿文件进行的，且与螺距补偿不同的是，悬垂误差补偿的主要系统参数有三项，分别是补偿表t的最大补偿点数、补偿轴使能值和补偿表使能值，在进行补偿的过程中，具体的操作步骤如下，即：
点击机床面板“轴参数”界面中的“服务菜单”，将NC进行备份【与螺距补偿不同的是，前者修改参数位为MD38000，后者的修改参数值位为MD18342】→将系统NCK复位，并将备份文件恢复到NC中→修改“轴参数”界面的MD32710以及MD41300，使其等于0【使能失效】→在“服务菜单”中找到“NC—ACTIVE—DATA”，将所要复制的补偿文件“CEC—DATA”复制到一个新的文件目录中→修改复制后补偿文件里面的数值并进行保存关闭，而后在NC系统或者是MDA中运行一次→修改“轴参数”界面的MD32710以及MD41300，使其等于1【使能有效】。
3、结束语
总而言之，近年来随着我国科学技术的不断发展和广泛应用，以西门子840D数控系统的三轴加工中心几何误差补偿技术为例，对几何误差的补偿方式进行了深入探索，不仅有效地消除了正反方向的影响，提高了840D数控系统的应用水平，同时也为企业产业产品精确度的提高奠定了良好基础，进一步推动了相关产业的发展。
参考文献：
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[2]李斌，李培根.数控技术和装备发展趋势及对策[J].机电产品开发与创新，2012，（05）：105-108.
论文作者:宋凯
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/5
标签：误差论文; 螺距论文; 机床论文; 几何论文; 精度论文; 加工论文; 的是论文; 《电力设备》2018年第36期论文;