關于數控車床加工精度的影響因素分析及提高方法探討

張涵

摘 要：自工業革命以后，隨著科學技術的進步，數控技術應運而生，數控技術與數控機床運用在生活生產中的各個領域中，為機械制造業的騰飛帶來了一次新的技術革命。數控技術的日漸成熟以及數控機床的廣發應用大大推動了精密制造、超精密制造等高端加工工藝的發展。數控機床使得零件的加工精度提高到了臺階。為更好的提高零件加工的質量，分析影響機床加工的精度和改善方法尤為重要。本文將從影響加工精度的因素與提高機床加工精度兩個方面出發，主要分析了步進電機、數控編程以及進給系統對機床加工精度的影響，并且給出了相應的解決方案。

關鍵詞：機床精度；誤差分析；誤差補償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.048

0 引言

隨著社會的進步以及科學技術的發展，機械在我們生活中所占的比例越來越大。在當今社會中，各行各業都離不開機械的應用，小到自行車的鏈條，大到航天風機等的制造，機械在其中都起這至關重要的作用。機械使我們的生產生活變得更加的簡便。然而，數控機床是機械應用中不可或缺的一部分，他可以將工人在繁重的工作中解放出來，提高工人的工作環境，提高工廠的工作效率。

與傳統的機加工機床相比，數控機床具有顯著的優勢，其具有自動化程度高、加工的工件精度好，柔性高等特點。并且數控機床操作簡便，這些優良的特點使得其在當代機加工中，尤其是對復雜零件的加工中脫穎而出。因此，數控機床的應用得以迅速普及。

隨著數控技術的快速發展，在國內乃至整個世界數控機床的應用變得越來越廣泛。但是于此同時，人們對各種加工工件的要求也越來越高，這使得各個工廠對數控機床的加工精度也就越來越高。為了能夠更好的提高零件的加工質量，滿足人們對零件加工精度的要求，人類對數控機床的研究更加注重。因此，對影響機床精度的因素的研究以及對提高加工精度的方法研究就會顯得尤為重要。除原機床的幾何精度、靜動態特性、刀具的形狀誤差、機床調整及對刀誤差外，影響經濟型機床加工的因素還有控制系統性能、進給伺服系統性能、編程誤差等，這些都不同程度地影響機床的加工精度.

1 編程誤差對數控機床加工精度的影響及改進

數控機床的加工和普通機床的加工有很大的差別，工件的加工精度受多方面的影響，它不僅和加工過程有關，而且與加工前的編程階段密切相關，一個工件編程的好壞與否，將會直接影響其加工質量的好壞。由于程序編程原理自身的原因，使得編程過程中的誤差不可避免。其中編程誤差對工件的加工精度的影響主要在以下幾個方面：

1.1 編程中逼近誤差的影響

逼近誤差是由于在對零件輪廓進行編程的過程中，采用擬合的思想。然后用近似算法逼近零件廓形而產生的誤差.在對零件加工編程的過程中，對于一些不規則零件處理過程中，我們可以近似對非圓曲線進行線性分割，需要利用數學處理對非圓曲線進行處理，。這樣我們可以用直線廓形代替曲線形成零件的廓形。然而，這樣刀具形成的廓形不可能準確地與被加工廓形重復而產生加工誤差.如果被加工零件的廓形議程未知，編程時用列表曲線逼近，此時不能確定產生的逼近誤差值.

1.2 圓整誤差在編程時對加工精度的影響

用步進電機控制的經濟型數控機床加工時，直線位移最小值是由脈沖當量決定的.當我們按零件圖紙的尺寸要求進行編程時，控制脈沖個數成為尺寸參數.脈沖當量值是尺寸的最小單位，機床可能加工的精度界限是由脈沖當量值決定的.零件的尺寸在數學處理時只能圓整到一個脈沖當量值，造成編程時的圓整誤差，加工零件的尺寸精度受此誤差影響.

編程誤差對機床加工精度的影響，通過減小插補間隙或增加機床分辨率的方法。一般不需要進行專門軟件的補償。

2 機床進給間隙對數控機床加工精度的影響及改進方法

機床主要由五個部分組成的傳動設備進行運轉，傳動設備分貝由連軸節，減速齒輪，滾珠絲杠副以及支承軸承組成，在機床的運轉的時候，這五個傳動設備之間會出現間歇，這些間隙會對數控機床的加工精度造成嚴重的影響。特別是在運動轉換的時候，傳動件之間的間隙會變得更大，此時對數控加工精度的影響會非常劇烈。與此同時，絲杠母副的間隙還會影響絲杠的結構剛度，最后就會在加工過程中對進給精度造成一定的影響，從而影響工件加工精度。為了緩解這種間隙帶來的影響，我們可以將最大軸向力的1/3當作預緊力施加在雙螺母的的滾珠絲杠內，這樣由滾珠絲杠帶來的間隙基本可以得到消除，從而提高機床的加工精度，而且對于滾動絲杠副的使用壽命沒有絲毫影響。在機床的運動過程中，齒輪與齒輪的嚙合也會出現一定的間隙，也會影響機床的加工精度，而對于這種間隙，我們可以通過提高齒輪的制造精度以及工藝來改善。具體的方法是對軸承進行定壓預緊，這么做不緊可以提高齒輪的剛度，還可以延長齒輪的使用壽命，并且，可以很好的消除齒輪與齒輪之間的間隙。值得注意的是，為了更好的提高齒輪的加工精度，我們對軸承進行定壓預緊時，也要考慮絲杠熱變形對間隙的影響。

3 結語

綜上所述， 影響數控機床加工精度的因素有很多，除了上文提到的影響因素以外，還有機床溫度，環境溫度以及編程程序處理等都會對機床加工精度造成一定的影響。一般常用的解決辦法就是同時采用誤差根源和誤差補償兩種辦法。盡管如此，也無法完全消除數控機床加工誤差，因此，如何進一步提高數控機床加工精度，仍是我們以后進一步深入研究及探索的課題。

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