杂，要考虑的参数很多，可以在后置处理中将测量 待进一步研究。
得到的误差值一并输入进行误差补偿。 国内张虎等
（1） 对 于 数 控 机 床 空 间 定 位 误 差 的 测 量 和 补 偿
提出的数控加工中心误差 G 代码补偿技术就是在 过程中，应加强对温度变化条件下这些空间定位误 9
第 32 卷第 06 期 2011 年 06 月
0 前言
差测量和间接误差测量， 直接误差测量是用机械、
当前制造领域正向高精度、高质量、高集成度 激光干涉仪和其他光学方法来测量机床不同位置
和智能化方向发展，要求必须采用高精密制造加工 和温度的条件下的误差，直接误差测量的测量精确
技术，而作为制造加工的主要设备数控机床的精度 度高，但费时费工，所以直接误差测量一般用于测
数控机床误差补偿技术及研究现状— ——伍 迪
Vol.32No.06
Kiridena 等用机构学推导了五坐标机床的空间几何 后置处理中进行的一种补偿方法。
模型。 国内主要成果有天津大学章青利用多体系统
（2）基于控制器的补偿。 该类补偿是对机床控
运动学推导了任意拓扑结构的机床误差建模方法， 制参数的设置进行补偿，如 Siemens 840D 控制器可
数控机床误差补偿技术是提高加工精度的有 效方法，该方法是通过对原始误差的分析、统计和 归纳，掌握原始误差的特点和规律，建立新误差数 学模型，人为地制造出一种新的误差去抵消或减弱 原始误差，从而实现减少加工误差、提高零件加工 精度的目的。
误差补偿的关键技术主要包括误差的建模技 术、测量技术和补偿实施技术。
标机床的几何误差建模, Schultschick 用矢量方法建
（2）误差测量技术 误差测量的目的是对机床 立了三轴坐标镗床的空间定位误差模 型 ，P.M .Fer-
原始误差参数进行精确测定，其测量方法有直接误 reira 和 C.R1L iu 推导了 二次线性 化误差模 型, V . 8
第 32 卷第 06 期
（1）基于加工程序修改的补偿。 1980 年 Koliskor 和 Thompson 根据对加工零件轮廓尺寸测量数据修 改了数控程序，但是这种方法没有解决热误差补偿 问题， 并且只有在大规模生产时才能获得较好效 果。 为了提高效率，人们开发了一些数控程序修改 软件，将编写好的程序导入修改软件即可获得新的 程序，以实现几何误差的补偿。 由于加工过程很复
（3）误差的补偿实施技术 误差的建模和测量 的最终目的是实施误差补偿，误差补偿的实施过程 可以分为实时补偿和离线补偿。 实时补偿是通过安 装在机床上的硬件辅助装置，把所获得的位置或温 度等外部数据输入到补偿装置，补偿装置根据事先 置入的误差模型计算程序实时计算出误差补偿数 据，并将这些数据输入到机床系统实施误差补偿。 离 线补偿是根据测量得到的误差来修改数控加工程 序，使数控机床按新的加工程序实施误差补偿。 2 数控机床误差补偿技术的研究现状
在数控机床误差补偿技术研究中国内外广大 学者做了大量的工作，取得了一定的研究成果。 2.1 数控机床误差建模的研究现状
国内外学者在研究中建立了大量的误差模型。 （1）几何误差的主要模型
误差建模技术的关键是寻找更为有效的模型来准
W .J .Love 和 J.Scarr 利用几何关系建立了三坐
确反映机床存在的误差。
任永强等分析了机床运动副的误差运动学原理, 利 以对温度进行补偿。 基于控制器的补偿存在的主要
用齐次坐标变换对一台包含 3 个移动副和 2 个转 问题是热误差的补偿只是通过设定热膨胀系数和
动副的五轴加工中心建立了误差综合数学模型。
测量机床的关键热源来预测运动轴的直线定位误
（2）热误差的主要模型 美国密西根大学的 J.S.Chin 等将三坐标机床的 21 项几何误差与热误差结合, 建立了 32 项热误差 参 数 模 ，Jin-Hyeon Lee 通 过 模 型 法 和 Fuzzy Logic 法来球解机床热变形，解决了需要离线调整经验模 型中补偿函数相对于位移函数和位移函数相对于 温度分布函数的缺点。 浙江大学根据热弹性理论推 导了刀具的热变形计算公式，太原科技大学李明磊 等运用粒子群优化算法的投影寻踪回归模型对数 控机床热误差进行的建模，上海交通大学杜正春等 建立了可以进行空间 5 个误差补偿量解耦计算的 误差综合数学模型等。 2.2 数控机床误差测量技术 国内外有大量文献阐述误差测量技术研究成 果，如 W.Knapp 等提出了圆轨迹测量的方法，Kaki-
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32No.06 Jun. 2011
浅谈虚拟制造技术的应用
崔 鑫 1， 时 蕾 2， 夏伯乾 1
（1. 郑州大学 机械工程学院， 郑州 450001； 2. 郑州铁路职业技术学院 车辆工程学院， 郑州 450052）
摘 要： 对虚拟制造技术进行了简要的介绍， 阐述了虚拟制造技术是实现我国制造业信息化
Based on investigation applications of virtual manufacturing technology in China and abroad, this paper
poposed some measures and countermeasures to develop virtual manufacturing technology in China.
电机 机床踏板
编码器 齿轮
补偿计算机
CNC 控制器
部分程序
补偿信号
no 的 实验室使用 双球杆仪对 机床的误 差 进 行 快 速
图 1 反馈中断补偿法原理
的圆轨迹测量，美国佛罗里达大学的 John C.Ziegert
该技术的优点是无需改变 CNC 控制软件，可用
教 授 领 导 的 研 究 小 组 开 发 内 含 激 光 跟 踪 技 术 的 激 于任何 CNC 机床。
技术，已成为提高制造水平和国际竞争力的关键技 术。 为了提高我国制造业在国际市场的竞争力，必 须提高数控机床加工精度，提高加工精度重要措施 之一是采用误差补偿技术。
本文结合国内外数控机床误差补偿技术研究 状况，介绍数控机床误差补偿的关键技术和存在的 问题，对数控机床误差补偿研究中有所启发。 1 数控机床误差补偿的关键技术
Key words: informatizition; virtual manufacturing; application; countermeasure
1 虚拟制造技术与信息化
虚拟制造不同于实际制造。 实际制造系统是物
（1）误差建模技术 分为误差综合建模和误差 元素的建模，把加工时工件与刀具之间的相对位移 误差用运动学模型表示出来就是综合误差的建模， 对某一项误差元素进行的建模就是误差元素建模。
量单项误差；间接误差测量是测量与误差相关的指 标，再用误差模型来转换成技术误差，该测量方法 是快速而有效的机床误差测量方法，所以间接误差 测量一般用于综合误差测量；
安装简单，操作容易等优点。 沈云波等提出的利用 平面正交光栅对数控机床运动误差测量、误差参数 识别和误差轨迹测绘的方法，在误差测量中取得了
齿轮 CNC 控制器
编码器 补偿计算机
良好的测量效果。
I/O 补偿信号
2.3 数控机床误差补偿技术的研究现状
部分程序
误差补பைடு நூலகம்方法的实施主要分为基于加工程序 修改的补偿和基于控制器的补偿 2 类。
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煤矿机械 Coal Mine Machinery
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数控机床误差补偿技术及研究现状
伍 迪 1,2 （1. 西昌学院， 四川 西昌 615000； 2. 四川大学， 成都 610065）
摘 要： 介绍了数控机床误差补偿技术对工业发展的重要性， 误差的分类和误差补偿的关键 技术。 通过对国内外误差补偿技术的发展现状进行分析，提出了目前数控机床误差补偿技术存在 的关键问题。
关键词： 数控机床； 误差测量； 误差补偿 中图分类号： TH11 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2011）06 － 0008 － 03
Error Compensation Teachnology and Present Research Situation for CNC Machine Tools
图 2 原点平移补偿法工作原理 由于热误差在机床误差中占的比重很大，近几 年受到国内外学者的高度重视，日本学者最近提出 的“热亲和概念”能够排除因加工发热和设备环境 温度变化对加工精度的影响，使加工过程中的尺寸 精度变化非常小。
3 结语 通过对国内外误差补偿技术发展现状的分析，
目前国内外对误差补偿技术在以下几个方面还有
Abstract: This paper makes a brief introduction of virtual manufacturing technology, and explains that
virtual manufacturing technology is significant to realize manufacturing industry informatizition in China.
光球杆仪测量装置，提高了测量精度。
原点平移补偿法工作原理如图 2 所示，用原点
国内学者刘焕牢提出了一种在工业现场进行 平移补偿法实施热误差的补偿， 不影响坐标值和
单轴高精度位置误差的测量系统。 该系统用步距规 代替激光干涉仪进行轴线位置的高精度标定，具有
CNC 控制器上执行的代码程序。
电机 机床踏板
CUI Xin1， SHI Lei2， XIA Bo-qian1
（1. School of Mechanical Engineering , Zhengzhou University, Zhengzhou 450001， China； 2. School of Locomotive and