關(guān)于數(shù)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(yè)革命以后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床運(yùn)用在生活生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域中，為機(jī)械制造業(yè)的騰飛帶來了一次新的技術(shù)革命。數(shù)控技術(shù)的日漸成熟以及數(shù)控機(jī)床的廣發(fā)應(yīng)用大大推動(dòng)了精密制造、超精密制造等高端加工工藝的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床使得零件的加工精度提高到了臺(tái)階。為更好的提高零件加工的質(zhì)量，分析影響機(jī)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(jī)床加工精度兩個(gè)方面出發(fā)，主要分析了步進(jìn)電機(jī)、數(shù)控編程以及進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)機(jī)床加工精度的影響，并且給出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：機(jī)床精度；誤差分析；誤差補(bǔ)償

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

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械在我們生活中所占的比例越來越大。在當(dāng)今社會(huì)中，各行各業(yè)都離不開機(jī)械的應(yīng)用，小到自行車的鏈條，大到航天風(fēng)機(jī)等的制造，機(jī)械在其中都起這至關(guān)重要的作用。機(jī)械使我們的生產(chǎn)生活變得更加的簡(jiǎn)便。然而，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械應(yīng)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(huán)境，提高工廠的工作效率。

與傳統(tǒng)的機(jī)加工機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有顯著的優(yōu)勢(shì)，其具有自動(dòng)化程度高、加工的工件精度好，柔性高等特點(diǎn)。并且數(shù)控機(jī)床操作簡(jiǎn)便，這些優(yōu)良的特點(diǎn)使得其在當(dāng)代機(jī)加工中，尤其是對(duì)復(fù)雜零件的加工中脫穎而出。因此，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用得以迅速普及。

隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，在國(guó)內(nèi)乃至整個(gè)世界數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用變得越來越廣泛。但是于此同時(shí)，人們對(duì)各種加工工件的要求也越來越高，這使得各個(gè)工廠對(duì)數(shù)控機(jī)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(zhì)量，滿足人們對(duì)零件加工精度的要求，人類對(duì)數(shù)控機(jī)床的研究更加注重。因此，對(duì)影響機(jī)床精度的因素的研究以及對(duì)提高加工精度的方法研究就會(huì)顯得尤為重要。除原機(jī)床的幾何精度、靜動(dòng)態(tài)特性、刀具的形狀誤差、機(jī)床調(diào)整及對(duì)刀誤差外，影響經(jīng)濟(jì)型機(jī)床加工的因素還有控制系統(tǒng)性能、進(jìn)給伺服系統(tǒng)性能、編程誤差等，這些都不同程度地影響機(jī)床的加工精度.

1 編程誤差對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的影響及改進(jìn)

數(shù)控機(jī)床的加工和普通機(jī)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(guān)，而且與加工前的編程階段密切相關(guān)，一個(gè)工件編程的好壞與否，將會(huì)直接影響其加工質(zhì)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(duì)工件的加工精度的影響主要在以下幾個(gè)方面：

1.1 編程中逼近誤差的影響

逼近誤差是由于在對(duì)零件輪廓進(jìn)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(chǎn)生的誤差.在對(duì)零件加工編程的過程中，對(duì)于一些不規(guī)則零件處理過程中，我們可以近似對(duì)非圓曲線進(jìn)行線性分割，需要利用數(shù)學(xué)處理對(duì)非圓曲線進(jìn)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(zhǔn)確地與被加工廓形重復(fù)而產(chǎn)生加工誤差.如果被加工零件的廓形議程未知，編程時(shí)用列表曲線逼近，此時(shí)不能確定產(chǎn)生的逼近誤差值.

1.2 圓整誤差在編程時(shí)對(duì)加工精度的影響

用步進(jìn)電機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，直線位移最小值是由脈沖當(dāng)量決定的.當(dāng)我們按零件圖紙的尺寸要求進(jìn)行編程時(shí)，控制脈沖個(gè)數(shù)成為尺寸參數(shù).脈沖當(dāng)量值是尺寸的最小單位，機(jī)床可能加工的精度界限是由脈沖當(dāng)量值決定的.零件的尺寸在數(shù)學(xué)處理時(shí)只能圓整到一個(gè)脈沖當(dāng)量值，造成編程時(shí)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(duì)機(jī)床加工精度的影響，通過減小插補(bǔ)間隙或增加機(jī)床分辨率的方法。一般不需要進(jìn)行專門軟件的補(bǔ)償。

2 機(jī)床進(jìn)給間隙對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的影響及改進(jìn)方法

機(jī)床主要由五個(gè)部分組成的傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)設(shè)備分貝由連軸節(jié)，減速齒輪，滾珠絲杠副以及支承軸承組成，在機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，這五個(gè)傳動(dòng)設(shè)備之間會(huì)出現(xiàn)間歇，這些間隙會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度造成嚴(yán)重的影響。特別是在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，傳動(dòng)件之間的間隙會(huì)變得更大，此時(shí)對(duì)數(shù)控加工精度的影響會(huì)非常劇烈。與此同時(shí)，絲杠母副的間隙還會(huì)影響絲杠的結(jié)構(gòu)剛度，最后就會(huì)在加工過程中對(duì)進(jìn)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(dāng)作預(yù)緊力施加在雙螺母的的滾珠絲杠內(nèi)，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(jī)床的加工精度，而且對(duì)于滾動(dòng)絲杠副的使用壽命沒有絲毫影響。在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程中，齒輪與齒輪的嚙合也會(huì)出現(xiàn)一定的間隙，也會(huì)影響機(jī)床的加工精度，而對(duì)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(duì)軸承進(jìn)行定壓預(yù)緊，這么做不緊可以提高齒輪的剛度，還可以延長(zhǎng)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(duì)軸承進(jìn)行定壓預(yù)緊時(shí)，也要考慮絲杠熱變形對(duì)間隙的影響。

3 結(jié)語

綜上所述， 影響數(shù)控機(jī)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(jī)床溫度，環(huán)境溫度以及編程程序處理等都會(huì)對(duì)機(jī)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(shí)采用誤差根源和誤差補(bǔ)償兩種辦法。盡管如此，也無法完全消除數(shù)控機(jī)床加工誤差，因此，如何進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床加工精度，仍是我們以后進(jìn)一步深入研究及探索的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋佳佳.淺談提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（11）：13.

[2]楊春花.提高數(shù)控機(jī)床加工精度的途徑分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015（05）：51-52.

[3]李豪杰.數(shù)控機(jī)床加工精度誤差產(chǎn)生的原因和控制措施[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（07）：98+101.

[4]姜天根.淺談數(shù)控機(jī)床加工精度誤差原因分析及改進(jìn)措施[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（09）：9.

[5]張智敏.淺談數(shù)控機(jī)床加工精度的控制[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（10）：20.