機床的幾何誤差(由機床本身制造、裝配缺陷造成的誤差)、熱誤差(由機床溫度變化而引起熱變形造成的誤差)及切削力誤差(由機床切削力引起力變形造成的誤差)是影響加工精度的關(guān)鍵因素，這3項誤差可占總加工誤差的80%左右。
提高閥門(mén)機床加工精度有兩種基本方法：誤差預防法和誤差補償法。誤差預防法是一種“硬技術(shù)”，通過(guò)設計和制造途徑或減少可能的誤差源，靠提高機床制作精度來(lái)滿(mǎn)足加工精度要求。誤差預防法有很大的局限性，即使能夠實(shí)現，在經(jīng)濟上的代價(jià)往往是很高的。誤差補償法是使用軟件技術(shù)，人為產(chǎn)生出一種新的誤差去抵消當前成為問(wèn)題的原始誤差，是一種既又經(jīng)濟的提高機床加工精度的手段。通過(guò)誤差補償可在 機床上加工出超過(guò)機床本身精度的工件，這是一種“精度進(jìn)化”的概念。近年來(lái)，誤差補償技術(shù)以其技術(shù)生命力被各國學(xué)者、專(zhuān)家所認識，并使之得以發(fā)展和推廣，已成為現代工程的重要技術(shù)支柱之一。數控機床誤差動(dòng)態(tài)綜合補償已列人科技重大專(zhuān)項“數控機床與基礎制造裝備”表明我國政 府對數控機床誤差動(dòng)態(tài)綜合補償技術(shù)的高度重視。
本文綜合數控機床誤差補償技術(shù)現狀，指出其主要不足和難點(diǎn)，并介紹針對這些不足和難點(diǎn)而進(jìn)行的研究課題，其中包括：基于機床外部坐標系原點(diǎn)偏移的實(shí)時(shí)補償器研制、復合誤差建模和補償、考慮溫度變化的機床誤差測量、五軸數 控機床誤差解藕實(shí)時(shí)補償、機床上關(guān)鍵溫度點(diǎn)的優(yōu)化選擇、切削力誤差實(shí)時(shí)補償。
最早發(fā)現機床熱變形現象并進(jìn)行研究的之一是瑞士。1933年，瑞士通過(guò)對坐標鎖床進(jìn)行測量分析后發(fā)現機床熱變形是影響定位精度的主要因素。由此開(kāi)始了機床誤差的檢測、建模和補償技術(shù)研究。從目前來(lái)看，在機床誤差檢測、建模和補償技術(shù)研究和應用中比較有影響的有美國密西根大學(xué)、日本東京大學(xué)、日立精機、德國柏林工業(yè)大學(xué)等。其中，美國密西根大學(xué)在19%年成功地將熱誤差補償技術(shù)實(shí)施于美國通用(GM)公司下屬一家離合器制造廠(chǎng)的150多臺車(chē)削中心上，使加工精度提高1倍以上，作者作為主要人員參與了這個(gè)項目。
我國對機床熱變形及誤差補償技術(shù)的研究始于20世紀50年代，到70年代末，有關(guān)機床熱變形及誤差補償技術(shù)研究工作在不少高校和研究單位先后展開(kāi)。近年來(lái)，天津大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、北京機床研究所、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、技術(shù)大學(xué)、臺灣國立臺灣大學(xué)、臺灣清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等對機床誤差補償技術(shù)進(jìn)行著(zhù)研究。
縱觀(guān)，在有關(guān)人員的不懈努力下，數控機床誤差補償技術(shù)有了較快的發(fā)展，但從目前來(lái)看，在，數控機床誤差實(shí)時(shí)補償技術(shù)大批量在工業(yè)中應用的例子并不多，還沒(méi)成熟到商業(yè)化程度。在國內，誤差實(shí)時(shí)補償技術(shù)大部分還停留在實(shí)驗室范圍內，還未見(jiàn)在生產(chǎn)廠(chǎng)家批量數控機床上應用誤差實(shí)時(shí)補償技術(shù)的報道。
這說(shuō)明誤差補償理論和技術(shù)還有很大余地可。目前，數控機床誤差補償技術(shù)的主要不足和難點(diǎn)如下：
?。?）誤差補償運動(dòng)控制的實(shí)現。 誤差補償是通過(guò)移動(dòng)(對于四軸以上還需轉動(dòng))雙面數控鏜孔機床的運動(dòng)副以使刀具和工件在機床空間誤差的逆方向上產(chǎn)生相對運動(dòng)而實(shí)現。誤差補償運動(dòng)控制的實(shí)現除了要滿(mǎn)足補償精度 外，還要滿(mǎn)足實(shí)際應用的方便性和市 場(chǎng)經(jīng)濟的經(jīng)濟性。再則，考慮到機床 的動(dòng)態(tài)誤差，還需補償的實(shí)時(shí)性，所 以，對誤差補償運動(dòng)控制實(shí)現的要求 是性、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟性和方便性。從目前來(lái)看，補償運動(dòng)控制的實(shí)現可 通過(guò)：a.修改代碼補償法，但實(shí) 時(shí)性差；b.壓電陶瓷制動(dòng)補償法。但反應慢、剛度低；c.開(kāi)放式數控系 統補償法，但絕大多數數控系統還未 到開(kāi)放程度；d.數控系統內部參數調 整補償法，如螺距補償、齒隙補償、刀 補等，但僅靜態(tài)補償；e.原點(diǎn)偏移補償法，但受限于數控系統。
(2)數控機床誤差的綜合建模 和補償問(wèn)題。目前，絕大多數的補償 將幾何誤差和熱誤差分開(kāi)補償，由于機床誤差的復雜性，如定位誤差等實(shí) 質(zhì)上既是幾何誤差(與機床坐標位 置有關(guān))又是熱誤差(與機床溫度有 關(guān))，一般將這些誤差作為幾何誤差 進(jìn)行補償，但實(shí)際上，這些誤差在不 同的溫度下是變化的，故對這種既是 幾何誤差又是熱誤差的復合誤差(嚴格說(shuō)機床上的誤差都和溫度有關(guān)) 要進(jìn)行幾何誤差和熱誤差的綜合建 模和補償。
(3)機床誤差檢測和辨識時(shí)間 過(guò)長(cháng)問(wèn)題。由于機床誤差特別是熱 誤差取決于諸如室溫、機床工況(主 軸轉速和進(jìn)給速度等)、切削參數、冷 卻液、加工周期等多種因素，而且機 床熱誤差呈現非線(xiàn)性及交互作用，因此，這種檢測和辨識通常需要很長(cháng)時(shí) 間。另外，由于機床上的誤差元素眾 多，一般的激光測量?jì)x測量，一次調整僅測得一項誤差元素，如何地測量，也是個(gè)解決的問(wèn)題。
(4)五軸數控機床多誤差實(shí)時(shí)補償問(wèn)題。目前五軸數控機 床補償主要局限于幾何誤差建模及 補償。而且在理論上討論的比較 多，實(shí)際的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補償的實(shí)施和應用的實(shí)例還是不多。而隨著(zhù)五軸數控機床的普遍使用，為獲得 的加工精度或補償效果，五軸機床的 多誤差動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補償及其應用 。
