關于數控機床加工精度提高方法的分析

鞠自強

摘要：本文通過分析數控機床加工過程中誤差產生的原因和相關影響因素，對提高數控機床加工精度的方法進行了分析。

關鍵詞：數控機床；加工精度

引言

數控機床本身具有比較高的生產效率。在批量生產的同時還可以有效控制加工精度。這在很大程度上改變了傳統機床加工精度對于操作者的依賴性。現在已經被廣泛的應用在機械加工、電力設備制造等的行業。但是，在實際的加工過程中，數控機床對于操作人員自身的要求以及對于機床自身性能的要求也是比較高的。在科技不斷進步的今天，人們對于制造業的產品要求也隨之升高，數控機床在加工零件產品的過程中對于所處的自然環境要求也不斷提高。很多的數控機床在這樣的情況下，其加工的精度也不能夠滿足實際情況對于零件精度的要求。所以，對于怎樣提高數控機床加工精度的問題，是值得我們不斷研究的一個問題。正像是美國通用公司的著名工程師佛羅曼說的那樣，當前普通的數控機床技術在全世界的范圍內已經發展的相對成熟，但是隨著制造業不斷的進步和社會生產的需要，普通的數控機床已經不能夠滿足生產的發展實際，我們需要更緊密、制造更漸變，使用更高效的數控機床產品，這是數控機床技術的發展趨勢。

1.當前數控機床加工中精度存在的問題

1.1. 數控機床加工中的位置誤差對加工精度產生了影響

位置上的誤差指的是經過加工之后的零件其自身的表面、軸線或者是對稱平面之間的相互位置相對于其理想的位置有偏離或者是變動的現象。比如在垂直度、位置度以及對稱度等方面，都產生了一定的偏差。數控機床加工中的位置誤差往往指的是那些死區的誤差，產生位置誤差的主要原因一般來講是機床零件在加工的過程中由于傳動過程產生的間隙以及彈性變形導致了加工的誤差。同時，在加工的過程中，加床的到頭需要克服摩擦力等的因素也會導致位置誤差的產生。在開環系統中位置本身的精度要受到比較大的影響，但是在閉環隨動系統中，位置的測量主要取決于位置檢測裝置的精度和系統的速度放大系數，這樣的話所產生的誤差比較小。

1.2. 數控機床加工中由于幾何誤差而導致加工精度誤差

數控機床在加工的過程中，由于其刀具和夾具在受到外力的影響或者是在加工的過程中所產生的熱量等外界因素的影響下，機床的幾何精度受到了一定的影響，機床上加工的零件產生了一定程度上的幾何變形。這樣的話就導致了幾何誤差的產生。據相關的研究，數控機床產生幾何誤差的主要原因可以從內部因素和外部因素兩個方面衡量。機床產生幾何誤差主要的內部因素是由于機床本身的因素而產生了幾何誤差。比如，機床的工作平臺的水平度，機床導軌的水平度以及直線度，機床刀具和夾具的幾何準確度等。外部因素主要的是由于外界環境以及加工過程中的熱變形等因素產生了加工過程中的幾何誤差，比如刀具或者是零部件在切削的過程中，由于受熱膨脹產生壓力，從而導致零件變形，這樣的話就產生了一定的幾何誤差，從而影響到了機床的加工精度和零部件的加工精度。

1.3. 數控機床加工中由于機床定位而產生加工精度問題

筆者通過長期對零件加工之后產生的誤差數據的分析和實踐操作可以看出，機床的定位在一定程度上對于數控機床零件加工的精度有比較大的影響。數控機床的零件加工誤差，從結構的角度上看，精度的誤差往往是由于定位精度而產生，而由機床的給進系統精度定位而產生的問題是比較主要的問題。數控機床的給進系統通常是由機械傳動系統和電氣控制系統兩個部分組成的，定位的精度與結構的設計中，與機械傳動系統有很大的關系。在閉環系統中，數控機床本身可以通過定位檢測裝置防治給進系統中的主要部件產生一定的偏差，比如滾珠絲杠部件等。而對于開環系統來講，由于影響因素較多，而其情況往往也比較復雜，無法進行一定的定位監控工作，所以對于數控機床零件加工的精度影響是比較大的。

2. 提高數控機床零件加工精度的對策

在數控機床零件加工的過程中，其所加工的零件精度直接影響產品的自身質量。部分的機械部件和緊密設備零部件對于加工精度的要求是非常高的，提高數控機床的加工精度是問題的關鍵所在。通過對比研究和分析，本文得出了以下的解決對策：

2.1. 通過數控機床的原始誤差提高加工精度的方法

數控機床加工過程中，產生誤差是在所難免的，被加工零件與數控機床之間存在誤差是必然的現象。這種一定存在的誤差我們稱其為元是誤差。所以，要想提高數控機床零件加工的精度，控制數控機床的原始誤差是比較重要的對策。針對產生原始誤差的可能性進行系統的評估與分析，根據誤差產生的原因和誤差的主要類型制定相對應的改進方法。機械零件在加工的過程中，數控機床的自身位置精度和幾何精度是十分重要的。其對所加工零件的加工精度有非常大的影響。要通過位置控制和結合精度的控制，減少誤差的產生以及幾何誤差的影響。同時，對于加工過程中所產生的變形誤差，要使用風冷和水冷等方法控制整個過程的熱變形。減少由于熱變形而產生的精度影響。

2.2. 設計合理的機床核心部件避免誤差

機床的定位精度對零件的加工有非常大的作用，影響機床定位精度的核心部件，比如給進系統、導軌與工作平臺的直線度、水平度等。在設計數控機床的過程匯總，要合理的選擇核心部件。比如在選擇機床中的滾珠絲杠過程中，要充分考慮到滾珠絲杠的精度，適當選取和安裝比較成熟的滾珠絲杠技術。滾珠絲杠的支撐也要選擇合理的，要與系統的傳動精度密切配合。同時，滾珠絲杠的支撐主要來講要由軸向載荷和回轉速度決定。在此基礎上，選擇精度比較高的固定和支撐方式，并且再設計過程中要嚴格的對滾珠絲杠的承載能力進行考核。

2.3. 使用實時監控技術提高加工精度

隨著數控技術不斷提高，對于數控機床進行零件加工的過程中可以實現全程的監控，在這個過程中就能夠及時的調整加工中的誤差環節，并且要對加工過程中的每一個環節誤差數據進行及時的采集和分析，并且及時反饋到控制終端，通過誤差數據采取相應的誤差補償，進行及時的判斷，提高零件的加工精度。

參考文獻：

[1]李瑞斌，張立仁，時海軍.數控機床加工誤差產生的原因及其對策[J].長江大學學報（自然科學版）理工卷.2010（03）

[2]朱仕學.前饋控制對數控機床加工精度影響的研究[J].制造業自動化.2009（08）

[3]趙曉燕，劉志剛.數控編程中減小工件加工誤差應采取的措施[J].模具制造.2009（05）