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摘要：机床导轨磨损变形直接影响了它的导向精度，从而影响了加工件的尺寸、形状、相互位置等各方面的精度，工件表现的平滑度也受到影响。机床导轨的变形影响了其他关联部件的高精度运行，综合作用下的加工件精度大打折扣。本文对导轨变形对加工件的精度的影响进行分析，探讨导轨变形误差补偿的有效方法，以提高机床对加工零件的加工精度。
关键词：数控机床；导轨变形；误差补偿
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-6675（2013）15-
全球经济的飞速发展带动了加工制造业的飞跃性发展，各个领域技术的进步对机械加工件的加工质量要求也越来越严格。数控机床是机械零部件加工的主要设备，对其加工的机械零部件的加工精度和加工质量的要求也在不断的提高。如何保证数控机床能够高精度，高效率的持续运行是当今机械制造业普遍关注的问题。在数控机床中，机床导轨是机床的重要组成部分，担负着承载和导向的重要作用。机床导轨作为机床各关联部件的相对位置和运动的基本标准，其是否高精度的运行状态直接影响机床对于各种零部件的加工精度。机床在运行过程中导轨磨损对加工精度影响最大，导轨的磨损变形带来的误差直接影响加工件的尺寸、形状、相对位置以及工件表面等各方面的精度。机床导轨变形具有的不规则性特点，导轨误差的消除一直是加工制造业中着重研究的问题之一。
一、引起导轨导向误差的原因分析
（一）导轨的磨损变形
机床在运行过程中，导轨受到不规则的磨损变形导致导轨的直线度和扭曲度产生误差，直接影响了导轨的导向精度，从而影响了零部件的加工精度。机床连续的工作，导轨受到持续的承载负荷，难以避免的引起导轨的磨损，如果是在粗加工的条件之下，导轨的磨损变形更加严重。而且机床导轨的总长度上因为受到的磨损力不同，使用频率不同，所以在导轨总体上磨损的程度是不均匀的。
（二）导轨的热变形
机床导轨在其工作的过程中因为负荷、摩擦和运动等原因引起温度的升高，从而导致机床导轨在受热的状态下发生膨胀变形。机床导轨的热变形是导轨导向产生误差的主要原因之一。导轨的热变形对零部件加工精度的影响在大型数控机床中尤为明显。
（三）机床的安装
机床安装如果其安装的地基条件不好，水平调整不够，在重力的影响下也会导致机床导轨发生弯曲变形，影响导轨的导向精度。这种原因如果对于精密度高的大型机床，其影响更为明显。如果安装不当，大型机床在自重的作用下，机床导轨很容易产生弯曲变形。
二、机床导轨变形对加工件的影响
机床导轨变形有多种表现形式，其中以弯曲下凹变形为主，因此本文着重对导轨的下凹变形的影响进行分析。导轨产生弯曲变形后的曲线参照下图1所示：
从上图1中可以明显的看出，导轨的下凹变形以靠近原点处的工作处最严重，相对来说靠近机床参考处的变形较轻。导轨发生变形，直接对零件的加工精度产生不利的影响。其中以对零件尺寸的影响最直接，导轨下凹后，加工工件的半径直接产生变化，半径加大，零件尺寸增加。另外导轨的下凹对加工刀具的受力性能也有不良的影响。
三、导轨变形误差补偿技术
导轨变形对加工工件精度最直接的影响就是加工件的半径加大，从而是整个加工件的尺寸增加。导轨变形的误差补偿就是将加工件的半径相应的减小，从而将导轨变形引起的加工件尺寸的增加加以抵消，以满足加工件的精度要求。参考下图2所示：
已知加工件的半径为 ，小凹量 ，可根据下面公式求出补偿量 ：
（1）
得出补偿量 的值后，是刀具在运行过程中在 方向上补偿 ，这样就达到了导轨变形误差补偿的要求。在安装有误差补偿的软件的PC中加入编制完成的加工程序，通过误差补偿软件在加工程序中嵌入误差补偿量形成新的加工程序，然后下载到数控机床的操作系统中进行生产加工操作。这样可以良好的弥补导轨变形产生的误差影响，保证加工的精度。此种方法在车床中进行实际应用，取得良好效果。
另外，消除导轨误差还可以配合以下方法：在机床安装过程中，做好安装地基的处理工作，保证机床安装在平整的水平面上，并进行精确的调整。在日常运行中，要注意机床导轨的保养，防止人为操作疏忽引起的导轨碰伤，对机床在运行的过程中产生的落在导轨上尘屑及时的进行清理，尤其对于铁屑等金属细屑，要注意清理的及时和彻底。对导轨要经常润滑，减少导轨在运行过程中由于摩擦和生锈对导轨产生的磨损和变形。导轨的形状选择要合理，采用恰当的导轨组合形式，根据实际生产环境，尽可能的加大工作台和机床导轨的配合长度。除此之外，可采用静压导轨，利用压力空气或者压力油的均化作用，能够有效的提高导轨运动的直线精度。
四、结语
综上所述，机床导轨弯曲变形是导致数控机床导轨导向精度产生误差的主要表现形式，导轨的完全变形产生导向误差，直接对于零部件加工精度产生严重的不利影响。导轨变形直接影响加工零件的加工尺寸从而影响加工精度。本文提出误差补偿计算方法，在程序中嵌入补偿量的加工程序，能够有效的补偿导轨变形引起的误差，保证加工件的加工精度符合要求标准。另外做好机床导轨的保养工作，也是减少导轨变形引起误差的有效方法。
参考文献：
[1]李恒熙，胡志玲.机床导轨误差对机械加工品质的影响[J].机械制造与研究，2010（3）：34-35.
[2]韩丽娟等.机床导轨直线度误差的测量及数据处理[J].煤矿机械，2012，28（9）：83-86.
[3]王哲，赵爱国等.数控机床定位精度的综合分析[J].机械设计与制造，2010（9）：132-133.
关键词：数控机床；导轨变形；误差补偿
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-6675（2013）15-
全球经济的飞速发展带动了加工制造业的飞跃性发展，各个领域技术的进步对机械加工件的加工质量要求也越来越严格。数控机床是机械零部件加工的主要设备，对其加工的机械零部件的加工精度和加工质量的要求也在不断的提高。如何保证数控机床能够高精度，高效率的持续运行是当今机械制造业普遍关注的问题。在数控机床中，机床导轨是机床的重要组成部分，担负着承载和导向的重要作用。机床导轨作为机床各关联部件的相对位置和运动的基本标准，其是否高精度的运行状态直接影响机床对于各种零部件的加工精度。机床在运行过程中导轨磨损对加工精度影响最大，导轨的磨损变形带来的误差直接影响加工件的尺寸、形状、相对位置以及工件表面等各方面的精度。机床导轨变形具有的不规则性特点，导轨误差的消除一直是加工制造业中着重研究的问题之一。
一、引起导轨导向误差的原因分析
（一）导轨的磨损变形
机床在运行过程中，导轨受到不规则的磨损变形导致导轨的直线度和扭曲度产生误差，直接影响了导轨的导向精度，从而影响了零部件的加工精度。机床连续的工作，导轨受到持续的承载负荷，难以避免的引起导轨的磨损，如果是在粗加工的条件之下，导轨的磨损变形更加严重。而且机床导轨的总长度上因为受到的磨损力不同，使用频率不同，所以在导轨总体上磨损的程度是不均匀的。
（二）导轨的热变形
机床导轨在其工作的过程中因为负荷、摩擦和运动等原因引起温度的升高，从而导致机床导轨在受热的状态下发生膨胀变形。机床导轨的热变形是导轨导向产生误差的主要原因之一。导轨的热变形对零部件加工精度的影响在大型数控机床中尤为明显。
（三）机床的安装
机床安装如果其安装的地基条件不好，水平调整不够，在重力的影响下也会导致机床导轨发生弯曲变形，影响导轨的导向精度。这种原因如果对于精密度高的大型机床，其影响更为明显。如果安装不当，大型机床在自重的作用下，机床导轨很容易产生弯曲变形。
二、机床导轨变形对加工件的影响
机床导轨变形有多种表现形式，其中以弯曲下凹变形为主，因此本文着重对导轨的下凹变形的影响进行分析。导轨产生弯曲变形后的曲线参照下图1所示：
从上图1中可以明显的看出，导轨的下凹变形以靠近原点处的工作处最严重，相对来说靠近机床参考处的变形较轻。导轨发生变形，直接对零件的加工精度产生不利的影响。其中以对零件尺寸的影响最直接，导轨下凹后，加工工件的半径直接产生变化，半径加大，零件尺寸增加。另外导轨的下凹对加工刀具的受力性能也有不良的影响。
三、导轨变形误差补偿技术
导轨变形对加工工件精度最直接的影响就是加工件的半径加大，从而是整个加工件的尺寸增加。导轨变形的误差补偿就是将加工件的半径相应的减小，从而将导轨变形引起的加工件尺寸的增加加以抵消，以满足加工件的精度要求。参考下图2所示：
已知加工件的半径为 ，小凹量 ，可根据下面公式求出补偿量 ：
（1）
得出补偿量 的值后，是刀具在运行过程中在 方向上补偿 ，这样就达到了导轨变形误差补偿的要求。在安装有误差补偿的软件的PC中加入编制完成的加工程序，通过误差补偿软件在加工程序中嵌入误差补偿量形成新的加工程序，然后下载到数控机床的操作系统中进行生产加工操作。这样可以良好的弥补导轨变形产生的误差影响，保证加工的精度。此种方法在车床中进行实际应用，取得良好效果。
另外，消除导轨误差还可以配合以下方法：在机床安装过程中，做好安装地基的处理工作，保证机床安装在平整的水平面上，并进行精确的调整。在日常运行中，要注意机床导轨的保养，防止人为操作疏忽引起的导轨碰伤，对机床在运行的过程中产生的落在导轨上尘屑及时的进行清理，尤其对于铁屑等金属细屑，要注意清理的及时和彻底。对导轨要经常润滑，减少导轨在运行过程中由于摩擦和生锈对导轨产生的磨损和变形。导轨的形状选择要合理，采用恰当的导轨组合形式，根据实际生产环境，尽可能的加大工作台和机床导轨的配合长度。除此之外，可采用静压导轨，利用压力空气或者压力油的均化作用，能够有效的提高导轨运动的直线精度。
四、结语
综上所述，机床导轨弯曲变形是导致数控机床导轨导向精度产生误差的主要表现形式，导轨的完全变形产生导向误差，直接对于零部件加工精度产生严重的不利影响。导轨变形直接影响加工零件的加工尺寸从而影响加工精度。本文提出误差补偿计算方法，在程序中嵌入补偿量的加工程序，能够有效的补偿导轨变形引起的误差，保证加工件的加工精度符合要求标准。另外做好机床导轨的保养工作，也是减少导轨变形引起误差的有效方法。
参考文献：
[1]李恒熙，胡志玲.机床导轨误差对机械加工品质的影响[J].机械制造与研究，2010（3）：34-35.
[2]韩丽娟等.机床导轨直线度误差的测量及数据处理[J].煤矿机械，2012，28（9）：83-86.
[3]王哲，赵爱国等.数控机床定位精度的综合分析[J].机械设计与制造，2010（9）：132-133.