6. 1 概述6. 2 在线检测与误差补偿方法6・3微位移技术0 旳ii. 4*弐扎烤一、保证零件加工精度的途径保证零件加工精度的途径：1 ) “蜕化”原则，或称“母性”原则。
2) “进化”原则，或称"创造性”原则。
提高加工精度的途径：1)隔离和消除误差; 2)误差补偿，用相应的措施去“钝化仁抵消、均化误差，使误差减小•© ■的M烹攵缚二.加工精度的检测1.离线检测工4^加工完毕后，从机床上取下，在机床旁或在检测室中进行检测。
2.检测工件加工完毕后，在机床上不卸下工件的情况下进行检测。
3・衽线检产工件在加工过程中的同时进行检测，又称主动检测、动态检测。
o 旳込.J|A 水茅在线捡测特点1）能够连续检测加工过程中的变化，了解在加工过程中误差分布和发展；2）检测结果能反映实际加工情况；3）在线检测的难度较大；4）在线检测大都用非接触传感器，对传感器的性能要求较高；5）—般是自动运行，形成在线检测系统•二兰捡测灵爭1）直接检测系统：直接检测工件的加工误差，并补偿2）间接检测系统：检测产生加工误差的误差源，并补偿0旳尢茅三.误差补偿技术1.误差味的旣念在机械加工中出现的误差釆用等措施使误差减小或消除误差补偿。
从狭义的角度分析：(校正)是指对测量.计算.预测所得的误差进行修正(校正)；是指从综合测量所得的误差中分离出所需的单项误差；是指两个或更多个误差的相互抵消；是对一尺寸、形状、位置差值的补足.2.浜差补偿的筈A(1)实时与非实时误差补偿实时误差补偿一加工过程中,实时进行误差检测，并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿系统误差，且可以补偿随机误差。
非实时误差才H尝一只能补偿系统误差。
(2 )软件与硬件误差补偿软件补偿一通过计算机对所建立的数学模型进行运算后，发出运动指令，由数控随动系统完成误差补偿动作。
软件与硬件补偿的区分是看补偿信息是由软件还是硬件滸於此,,»I. Ff . I •:・二屋补偿的矣型(3)单项与综合误差补偿综合误差补偿是同时补偿几项误差，比单项误差金要复杂，但效率高、效果好.(4)单维与多维误差补偿多维误差补偿是在多坐标上进行误差补偿，难度和工作量都比较大，是近几年来发展起来的误差补偿技术。
O 旳血护总扎烤3・误差补偿过程过程：1)反复检测出现的误差并分析，找出规律，找出影响误差的主要因素，为疋渓注瓷目.2 )进行误差信号的处理，去除干扰信号，分离不需要的误差信号，找出丄件加J误差与征彳gF 芸1；乞间：：关系，建兰相应的数学模型.3)选择或设计合适的误差补偿-4；系统和哆心二t严，以便在补偿点实现补偿运动。
4)验证误差补偿的效果，进行必要的调试，保证达到预期要求•O 旳血护总扎烤4 •误差补偿系统的俎建5•误害补偿技术的发展 1 ）预报型补偿Fore - casting Compensatory Control - FCC 技术，利用在线随机建模理论.先进的传感技术.计算机技术.微位移技术等，对误差 进行建模和预报，对动态误差进行实时补偿。
2）综合型补偿对工件尺寸、形状和位置误差同时进行综合 补偿，其中包括对尺寸、形状和位置一种误差 中的多项误差进行综合补偿。
1 ）误差信号的检测 2） 误差信号的处理 3） 误差信号的建模 4 ） 尝控制 I 5 ）补偿执行机构计算机控制系统«W ■ r 6 • - • - a* «课差补偿系统组成示意图 1-谋差信号检测2-谋差传号处理 3-谋差信号建模4-补偿控制5-补偿执行机构一.形状位置误差的在线检测L；卜圆.孔娈形状位置误差的测量方法三点法建立如图所示的直角坐标系。
0］点的极坐标为X ( 0 )和y(0)0s(0)为被测工件的轮廓形状误差。
测微仪A、B、C的输出信号分别为A(e). B(0). C(0), 则J -J消去X( e)和y( e)得三点法误差分离基本方程为© 旳血弍攵苓测量时，若取采样点数为N,则令只有在主轴回转完整一周后，衣＞邑冬擔夙诱萼转位法采用圆光栅测量角度位置，用测微仪（测头传感器）测量工件形状误差和回转轴系运动误差,起点电路提供一个作为角度位置的起始点信号。
图G-7 转彳立法测峨原理1 a光橱2—辅助紬3-Mtt «戒栄性联紬巾4被》轴系5 ««心及转位工具6—T件7—测头8—光》读敛头9一诫动开关鴻微仪最后求得任意时刻机床主轴回转运动误差武点电路1转位法测量时只作一次转位，共测得两组数据式中每次转位时,测头不动,工件相对于轴系转■角，共测m个位直，,可得数据可得© 旳血弐扎鸟若整个检测装置的检测重复性好，则均运动误差当咄艮大时，■的平均值忽略不计，可得回转轴系平© 旳血弐扎鸟在0度位置测完后，测头不动，工件相对于轴系各作一次■ 转位角，取转位角等于采样间隔角■, 共得3组数据O 旳14- 弐趴缚由式（1）、（3）可得由式（1）、（2）可得取平均值一般式由式（4 ） . （ 5 ）可得© 4血弐扎烤2.平面类形状位置误差的测量方法若检测装置重复性好，可认为可得式中测量分两次进行，在第二次测量时，工件转过180度, 得到两组数据© 4血弐扎烤测量分两次进行，在第二次测量时，工件平移一个步距S,得到两组数据若机床和检测装置重复性好，可认为可得两点'漱I«头刖\ 1、他G-io脚点”;制a取步距S为两测头的间距进行测量，若将机床直线运动部件的角运动误差■忽略不计，则得到O 旳血弐趴煜工件一JU 法测M用间距为步距S 的三个测头进行测量，则考虑机床直线 运动部件角运动误差 ■，得到3组方程O二点法(2) (3)将式（1）与式（3）相加后减去2倍的式（2）得"心）机床直线运动部件一测头B测头C测头/2・磨削工务圆度的误差补偿14图6-13 磨削工件圆度的误差补偿1一工件 2—妙轮 3 基准盘 4—位岡步器 5—传感》 6"三爪自定心长* 7—骡动系统 8—电《9—放大调解 10 —相调龍1】一解二.在线检测与误差补偿系统应用-.车訓丄件圆皮和画枉zk 的鎂差补:二工件圆度误差平均减小40%, 工件圆柱度误 差平均减小23 %4工件圆度 误差由0. 74 P m减少到0. 375 pm 。
吕1 ■ H)012—放大«13 «处理器14—挖制》義!存轩吞44JJ 厂尸十7 4 jJ …；;3 •钱削工件内孔圆柱度的误差才a 6-14 熒削工件内孔a 柱度的误差补偿 1 —«刀 2—补信执行机构 3—梭镜 4—主轴轴系 5"分光《6—激光《7-x-y^向光传©«R —拥《系統 9 建模与用报 10—控制》11 —*冷电SISft*卜信执彳i 机构山丄1」4 i i !4JJ ；『f • tJ 1 ■ '4.立铳工件直线度的误差补偿该系统直线 度误差减少780%.禺675 立佻工件貢线席的俣差补偿 1 工件 2—«ft 3-切削主轴 4一光传濾抽5—驱动系统 6—控制» 7—建模 与侦报 8—«1 ft 系冼 y —机床工作台10- «光器 U —测嚴》后补偿后的内 孔圆柱度误 差减少了56 % "64%图6-17精密丝杠螺距的谋差补偿M LM P •烤平面度误 差减少了 80%1IJ II I I ~ ■6.精密丝杠螺距的误差孙偿ZZJxci补偿执行机构压电陶瓷单个螺距误差可减 少89%机床丝杠56W 6-36数控立徒工件平面度的谋差补偿 】-工件2-力具3—M 针4央具5-'涉进电动机I6—步进电动机2 7—《比束1 8支* 9 «光束2 10— W««就器 11»91 12-几 谀 集％IT 存秤科41 j 丁 ........ —I~^T~；■5.数控立铳工佯平面度的误卷补偿光电码盘微处理器 \线件位移传感器一、微位移系统及应用微位移系统由黴u-d构、岭测二置和去:制系纭组成，为了实现小行程、高灵敏度和高精度的位移。
饗位宀勺是实现微位移的执行机构，其核心部分是微位移器件；杪汉:装置是用来测量微位移的移动量及其精度，在闭环系统中作为反馈信号; 扛帝用兀用来控制整个系统的工作，通过控制策略实现需求的技术性能指标。
1）微进给2）误差补偿述鯉董》二、微位移机构的类型© 旳血趴o 旳血-A* 尢*T2乙屋控杯從位移工作台O 旳血-A* 尢 3磋二佶绵徉位移工作台放置于磁场中的材料发生尺寸和形状变 化的现象一磁致伸缩效应。
磁致伸缩机构是利用铁磁材料在磁场的 作用下产生微伸长运动来实现微位移的， 改变磁场强度可控制伸电磁铁rr 巧f弹簧微动工作台链策（或金W丝）图6-20 电磁控制微位移工作台长率，但铁磁材料在磁场的作用下，除了产生磁致伸缩外，还伴有发热伸长。
o 旳血-A* 尢*T电介质在外电场的作用下，由于感应极化的作用而产生应变，其应变大小与电场强度的平方成正比，其应变方向与电场方向无关一电致伸缩效应。
电致伸缩材料：铤镁酸铅系列（PMN）、弛豫铁电体.双弛豫铁电体、PZT铁电陶瓷系列等•电致伸缩器件具有结构紧凑、体积小、分辨率高，无发热现象.控制简单等特点.J.电介质受到机械应力作用时，会产生电极化，电菽化的大小与施加的机械应力成正比，电极化的方向随应力的方向而改变一正压电效应。
电介质在外电场的作用下，将产生应变，应变大小与电场大小成正比，应变方向与电场方向有关，当电场的方向改变时，应变的方向也M着改变一逆压电效应。
压电材料：铁电晶体和压电晶体两类。
常用的压电晶体有钛酸叔压电陶瓷、轄钛酸铅系压电陶瓷（PZT）。
0 A茅尺蟻式压电旳瓷屯执三坐标压电徉位移工徒台1)a）原始非工作状态b) b）器件A加电压后缩小夹紧电动机轴C）器件C加电压后轴向伸长推动器件A并使电动机轴向某一轴向方向作步进运动；d)d）器件B加电压后直径缩小央紧电动机轴；c）器件A不加电压后恢复原状松开电动机轴；F）器件C不加电后.轴向收缩恢复原状图弘21尺绩式民电陶住电机«）除toWT作状恣b） If件1先*电或机釉C）»件r »ifcH）»件B央累电动机«<?）■«/I 松开O »件C4fc«ff S•4、B植向伸«压电S斡G轴向忡編圧瞰》仟W&22三金»压电《位務工作台4 5- «<b rfVfr «_y m律轨債—・・「*含a-上•■■ft金»■»ffl6・23 «性支甘»性号轨1 一《«««2 ・•《«&« .1- »tttt电a件 < *«工作台5 «s 6—修*«7 «性《»8-art 工作仔♦WWM£»S0 旳血总典为设3个管状压电器件的变形量分别为■、■ ■,则X方向的微位移为・，y方向的微位移为,绕Z轴的转动.0 旳血4% 水茅［课后思考題习题6-2 习题6 -150 旳血聆IT。