前言

现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成度和高智能化方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向之一，并成为提高国际竞争能力的关键技术。精密加工的广泛应用，以及加工技术和数控机床技术的高速发展，对数控机床加工精度的要求日益提高。

数控机床在加工中由于受加工系统内部及外部各种因素影响而产生加工误差，这些误差严重影响了被加工零件的精度及质量。在机床的各种误差源中，几何误差、热误差和切削力所致误差占据着绝大部分，故应以减少这些误差项，特别是其中的热误差为主要目标。

提高机床精度的基本方法有两种：误差防止法和误差补偿法。误差防止法靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本身精度来满足机械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价往往是很昂贵的。而目前的误差补偿法主要使用软件技术，人为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差、提高零件加工精度的目的；误差补偿法所投入的费用与提高机床本身精度或新购买高精度机床相比要低得多。因此，误差补偿技术是提高机床加工精度经济有效的手段，其工程意义是非常显著的。已故的国际著名机械制造专家、美国密西根大学教授吴贤铭学长曾说过：“误差补偿技术的巧妙之处在于，加工出的零件精度可比加工母机的精度还高。”我们也认为：通过误差补偿可使被加工零件的精度高于加工机床本身的精度，这是一种“精度进化”的概念。由此可见，误差补偿技术具有多么巨大的作用。目前，误差补偿技术以其强大的技术生命力迅速被各国学者、专家所认识，并得以迅速发展和推广，已成为现代精密工程的重要技术支柱之一。国外数控机床的数控系统中一般都具有实时补偿功能模块，其精密数控机床大多数具有实时补偿功能。我国的数控机床及装备技术还较落后，其主要问题之一就是国产数控机床及装备的精度低。从2009年开始的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项，把数控机床误差动态补偿技术列为共性技术，给予了大力度的研究资助，由此可见在国家政府层面上对误差补偿技术的重视和关注。所以，提高机床精度以提高中国高端数控机床及装备技术水平及其国际竞争能力，用中国的装备去武装制造业以免受制于人是当务之急，并具有全局性、战略性的意义。

本书主要包括数控机床的误差概念及误差形成机理、误差综合数学模型的建立方法和理论、误差检测和误差元素建模技术、误差实时补偿控制及其系统等内容，并在理论方法基础上，给出了误差实时补偿应用实例。全书各章节内容均为著者近年来在有关数控机床误差补偿技术的科研项目研究中提出并使用过的。由于时间和章节内容的限制，著者提出的应用实例未能全面包含在本书中，希望今后通过本书与同行学者及对数控机床误差补偿技术有兴趣的人员进一步交流。

本书可作为机械制造专业研究生的教材或教学参考书，也可供从事精密加工、精密测量，以及数控机床设计、制造及使用的技术人员阅读。本书在编写过程中力求由浅入深、通俗易懂，并紧密围绕生产实际，以增强理论知识与实际生产的结合。

在撰写过程中，刘国良老师、项四通博士也做了大量审阅工作，在此表示感谢！

感谢“网络协同制造与智能工厂”国家重点研发计划专项课题（2018YFB1701204）、“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题（2009ZX04014-022、2011ZX04015-031、2015ZX04005-001）、国家自然科学基金重大仪器专项（51527806）、国家自然科学基金项目（No. 51175343、No. 51275305、No. 51975372）、教育部博士点基金项目（20110073110041）、机械系统与振动国家重点实验室基金项目（MSV201104），以及上海市重大技术装备研制专项（0506001、0706015）等多年来对相关研究工作的支持和帮助！

感谢上海交通大学薛秉源教授，美国密西根大学倪军教授和袁景侠教授，山东大学艾兴院士，上海机床厂有限公司周勤之院士，上海机床研究所张家和教授级高工，重庆大学张根保教授，西安交通大学卢秉恒院士和梅雪松教授，浙江大学谭建荣院士和傅建中教授，哈尔滨工业大学高栋教授和梁迎春教授，天津大学黄田教授、章青教授和张大卫教授等多年来对著者在数控机床误差补偿研究中的指导、帮助和支持。

由于著者水平有限和撰写时间仓促，书中难免会有不妥之处，敬请读者批评指正。

著者