随着数控技术和精密加工技术的飞速发展，机械零部件的加工精度要求也在不断的提高，这对数控机床本身的精度也提出了更高的要求[1]。由于数控机床的各组成零部件的几何误差、安装误差等误差因素的积累，实际的机床几何精度在很多场合并不满足设计要求。为了提高机床几何精度，必须进行定位误差补偿。
1误差补偿分析
数控机床的位置精度是机床性能的一项重要指标，是影响工件检测（加工）精度的重要因素，也是评价和验收数控机床的一项重要检测内容，一般用定位精度和重复定位精度作为评价指标[2,3]。iso标准中对定位精度和重复定位精度的检测方法做了如下定义：
（1）定位精度为了更好更准确地得到定位误差，iso标准规定每个定位测量点按照五次测量数据计算平均值和散差，如公式1和公式2所示：
式中——每个定位测量点坐标；——每个定位测量点坐标的平均值；——每个定位测量点坐标的均方根值。
（2）重复定位精度
一般在靠近行程中点和两端的任意三个位置测量，按照七次测量数据计算zui大差值，以三个位置中zui大差值的二分之一附上正负号作为重复定位精度。影响位置精度的因素很多，其中主要有电气系统、机械零部件的几何精度、安装精度以及伺服控制方法等。提高位置精度的方法有：误差防止和误差补偿。误差防止通过设计和制造途径清除可能的误差源。一方面，零部件的几何精度受加工母机的制约；另一方面，零部件几何精度的提高导致加工成本的激剧膨胀。所以单纯采用误差防止的方法提高位置精度是十分困难的。误差补偿是根据对误差的检测分析，在不改变机床结构和制造精度的基础上，从硬件上或软件上对误差进行修正，达到降低误差，提高位置精度的目的，比较灵活通用[4,5]。误差补偿又可以分为硬件补偿和软件补偿。根据误差源的性质和补偿内容的不同，硬件补偿通过开发以微处理器芯片为核心的误差补偿控制器及的接口电路，分别在不同的阶段进行补偿；软件补偿通过研究数控机床的误差影响因素来达到提高机床精度的目的，它不需要改变数控加工设备，通用性较强。软件补偿系统的基本原理如图所示。
通过激光干涉仪测量到数控机床被测量轴的精度数据之后，经过数据处理，得出被测轴的精度误差数据，然后传递给机床的数控系统。数控系统对误差数据进行分析、处理，得到补偿值，然后按照补偿策略对数控机床进行误差补偿，以使机床的精度达到要求。
2补偿策略建立
本文提出区间分割补偿策略完成软件误差补偿以提高机床几何精度。区间分割补偿策略的基本原理为：对于任一补偿间隔，根据补偿值（脉冲数）将补偿间隔的距离l均分为个小子区间，各分割点即为补偿点，每个补偿点沿补偿方向补偿一个脉冲，不在补偿间隔点进行补偿，以防止溢出，如图2所示。这样整个补偿区间得到了均匀的补偿，保证区间内每一点的精度误差都能够达到zui小。
具体实现步骤如图3所示，通过计算和判断可以得出当前点的补偿值。
（1）区间分割根据补偿值n将补偿间隔l平均分为n+1个子区间，每个子区间长度。
（2）位置判断将当前点的坐标值与补偿间隔l作取余运算，判断当前点落在补偿间隔内的长度s。
（3）补偿条件判断判断当前位置是否满足补偿条件，即当前点是否是补偿点。判断依据有三个：，，。
（4）计算补偿值如果当前点不是补偿点，则补偿值为0。如果当前点是补偿点，则根据补偿方向确定当前点补偿值为1或者-1。
（5）返回补偿值返回当前点的补偿值，对当前点进行误差补偿。
整个补偿流程如图4所示。针对机床单一运动轴，将全行程等分，也即个补偿间隔；采用检测设备（一般为双频激光干涉仪）测得每个补偿间隔点处的补偿值；以表格形式将各间隔点误差值通过rs232串口传入计算机；对于任一补偿间隔，采用区间分割补偿算法，确定误差补偿表，并存入相应的存储设备中；将误差补偿表下载至数控机床，根据补偿完毕后的指令完成运动控制。
3补偿策略应用
应用区间分割补偿法，在某型号电火花加工机床上对其旋转轴进行了定位误差补偿实验。采用renishawlaser10激光干涉仪作为检测设备，在整个圆周上每隔30º取一个检测点，在空载条件下往复运动测量7次，在每个定位点上静止5s用于获得准确的坐标位置。图4-10为采用gb/t17421.2_2000机床检验通则得到的补偿前数据结果，图4-11为采用相同通则检测得到的补偿后数据结果（补偿间隔为1º）。
检测完毕后，将检测结果通过公式3进行相关换算，将数据单位由微米/毫米（μm/mm）转换为秒（′）。
公式3式中x——换算前误差值（μm/mm）；f（x）——换算后误差值（′）。换算后的结果为：补偿前的定位精度为28.7′，重复定位精度为19.3′，补偿后的定位精度为16.2′，重复定位精度为6.4′。结果表明本文提出的误差补偿策略原理正确、*，能够达到验收要求，可以应用于实际工作当中。
4结束语
针对数控机床在加工、安装过程中存在的误差积累导致机床几何精度下降的问题，提出了区间分割补偿算法，进行数控机床定位误差补偿。试验结果表明区间分割补偿算法可以很有效的提高机床的定位精度和重复定位精度，保证零件的加工质量。
（来源：厦门市产品质量监督检）