为进行误差计算和补偿，必须精确辨识各个独立的误差参数。误差辨识可采用单向误差直接测量法或综合误差测量参数辨识方法。球杆仪就是一种综合误差参数测量最有效的工具。

　　球杆仪是由仪感器、磁性杯、磁性中心架、球节、磁性工具杯、球杆传递器等组成。其测试系统显示了当机器沿圆形轨迹运行时，两轴是如何共同运动的。对于理想机器两轴会运行出一个理想的圆轨迹，该仪器可以测量机器偏离理想圆轨迹的任何偏差，并将数据以曲线形式显示，其分析软件可以自动识别误差的类型和来源，以帮助调试人员修正那种误差，可以大大改善机床性能。

1 利用球杆仪在CH511H*10/3X产品上进行实验

　　（1）连接仪器设备，安装球杆仪系统，选择150mm球杆仪来评估，在X、Z平面进行中心座在机床上的定位。将带有磁性的工具球碗安装在适当的刀柄上，然后将刀柄安装在机床主轴上，将机床移动到球杆仪中心座的所在位置，将磁力中心座上旋钮松开，使得中心球落到中心座上，在工具球碗下面滑动中心座，使中心球从中心座中向上抬起，直到它叭的一声被磁性工具球碗吸住，用手轻轻拧紧中心座上的旋钮，将此时的机床位置定义为机床坐标轴的原点，驱动机床将工具球碗拉起并且离开中心座上的球节。运用米制零件程序进行工作。运行软件，连接球杆仪，运行测试，进行数据采集，用ISO230-4标准进行分析。

　　（2）其数据分析通过图形可以看出，其影响的程度依次为（如图所示）：

2 对上述误差产生的原因、影响及补偿的方法

　　（1）比例不匹配

　　产生的原因图形具有椭圆或花生形，它是由于在测试中被测量轴间的行程差引起的，比如轴的滚珠丝杠可能出故障或过热，导致丝杠螺距误差；或是机床可能存在角度误差，导致X轴和Y轴在移动时倾斜出测试平面，这是因为该轴导轨不直或刚性不足。

　　造成的影响比例误差的影响是机器上切削的零件出现尺寸误差。

　　补偿的方法检查所用的所有线性误差补偿值是否正确；检查轴上带状光栅是否正确拉紧；检查滚珠丝杠处于良好工作状态未过热，如果有必要的话则进行维护或更新它；检查机器导轨笔直并处于良好工作状态，如果有必要的话则调整直线度或更新它。在不同区域多个平行平面内重复进行测试可辨别出角度误差，这辨别出图形变化是否随测试位置离机器工作台面的距离增加而增大，这就是常说的阿贝误差。

　　（2）反向越冲

　　产生的原因在某轴上有一小尖峰，尖峰大小随机器进给率不同而变化。当某一轴向某一方向驱动，然后必须向相反方向反向移动，在换向处机器不是平稳反向运动而可能短时的粘性停顿。图中所示为在X、Z轴都有暂停。该轴驱动电动机施加的转矩不够，造成在换向处由于摩擦力的方向发生改变而出现粘性停顿。机器在进行反向间隙补偿时伺服响应时间不准确，这意味着机器不能准时地对反向间隙施加补偿，导致轴出现停顿，而由反向间隙带来的停滞被取而代之。伺服响应在伺服换向点很差，导致在轴停止一个方向运动开始另一方向运动之间出现短的延时。

　　造成的影响反向越冲的影响将使圆弧插补刀具轨迹出现一个小平台后再向原轨迹复位的台阶。例如，在进行300mm直径的零件切削时，10um尖峰将产生1.7mm的平台。

　　补偿的方法如果机器的控制系统具有去除尖峰的能力，则在使用机器时利用该功能来限制反向越冲的影响。采用各种不同机器进给率进行一系列测试，试图找出在该机器上反向越冲对加工影响最小的进给率。在进行圆弧插补进行精加工时就采用该找出的进给率。

　　（3）反向间隙

　　产生的原因图形中有沿某轴线开始向图形中心内凹的台阶，负值反向间隙的大小通常不受机器进给率的影响。在本图中仅在Y轴上显示有负值反向间隙。在机器的导轨中可能存在间隙，导致当机器在被驱动换向时出现在运动中跳跃。用于弥补原有反向间隙而对机器进行的反向间隙补偿的数值过大，导致原来具有正值反向间隙问题的机器出现负值反向间隙。机器可能受到编码器滞后现象的影响。

　　造成的影响在机器上负值反向间隙的影响为圆弧插补的刀具轨迹将出现一向内凹的跳跃。

　　补偿的方法检查数控系统反向间隙补偿参数设置是否正确；检查机器是否受到编码器滞后现象的影响；去除机器导轨的间隙，可能需要更换已磨损的机器部件。

　　（4）周期误差

　　产生的原因具有沿图形其频率、幅度均发生改变的周期性正弦误差。比如：该轴滚珠丝杠的螺纹磨损导致其在运动时无法保持匀速而出现正弦方式；编码器的安装可能有偏心；滚珠丝杠安装可能有偏心；细分装置或感应式传感器未调整好。如果起因为该轴滚珠丝杠，那么图形不会受运动方向的影响，顺时针和逆时针的图形如果出现某些不同，也应该是相近。如果在立轴上下运动时周期误差仅在单方向出现，那么机器的平衡机构很有可能存在故障。如果起因为机器的平衡机构，那么，图形将受到运动方向的影响。

　　造成的影响各种类型的周期误差给机器加工带来的影响会出现尺寸误差。

　　补偿的方法利用诊断分析，分别观察顺时针和逆时针的图形来鉴别是滚珠丝杠故障还是平衡故障。如果怀疑周期误差来源于滚珠丝杠，那么就调整滚珠丝杠或编码器的安装来消除周期误差。如果怀疑周期误差来源于机器的平衡机构，那么就调整机器的平衡机构来消除周期误差。

　　通过以上分析，使我们全方位了解机床精度误差存在于哪些部位、怎样恢复与补偿，从而保障机床的精度，达到用户的需求。