經濟型數控機床加工中誤差來源及策略簡析

梁 杰

廣東科學技術職業學院實驗員

經濟型數控機床加工中誤差來源及策略簡析

梁 杰

廣東科學技術職業學院實驗員

經濟型數控機床是在普通數控機床上發展起來的，與傳統的數控機床相比，經濟型數控機床的精準度高、抗干擾能力強、價格便宜、維修方便，因此廣泛應用在工業制造、工業生產過程中。但是由于經濟型數控機床的應用時間短，在運行過程中，受到很多因素的影響，導致加工過程中容易出現偏心現象，影響產品的加工精度。本文主要分析了經濟型數控機床加工誤差來源，特點，并根據誤差原因，提出了相應的解決策略。

經濟型數控機床；加工生產；誤差來源

機械加工誤差指的是零件加工后的實際幾何參數與理想中的參數存在的差別。零件加工過程中，受到機器設備本身、工人操作等影響，零件幾何參數總會存在一定的差異，如果差異比較小，對產品功能使用影響不大；如果差異比較大，那么則可能影響到產品的功能，導致產品不合格直接報廢，給生產企業造成一定的經濟損失。所以，必須有效地控制數控加工過程中產生的誤差，提高加工精度。

一、經濟型數控機床加工中誤差產生的原因

數控機床在加工中，受到自身系統、自然環境、人為操作影響，對產品的精度有一定的影響。

(一)數控機床溫度以及工作環境溫度比較高

數控機床屬于電子產品，電子產品對工作環境有一定的要求，一般還會有風扇或者制冷系統進行降溫。如果風扇或者車間的制冷系統出現了故障，無法保證數控機床運行溫度，這個時候如果數控零部件可能出現變形，從而影響到加工產品的精度。一般情況下，這種精度會隨著機床運行時間的不斷增加加工誤差，如果機床停止運行后，過一段時間重啟，其加工精度相對又減小。

(二)程序編制誤差

這種誤差指零件的輪廓形狀是按照系統設置的曲線進行加工，如果有曲線和列表曲線接近時，那么數控機床方程中表現出來的形狀和原來的零件樣式就會產生一定的差異，這就是程序誤差。數控機床對零件進行加工時，數控裝置之間具有不同的插補功能，所以當零件輪廓一般選擇直線的方式逼近，直線逼近曲線和原來的輪廓之間會產生一個最大的誤差，就是插補誤差。其次，數控機床在長時間運行過程中，滾珠絲杠的精度下降，機床的零部件出現松動，滾珠絲杠和螺母支架受到外力作用，會產生變形，工作臺也會出現導軌的問題。

(三)數控機床自身原因

數控機床自射系統原因有兩方面：一個是控制系統，另外一個是傳動系統。控制系統包括開環控制系統和閉環控制系統。開環控制系統沒有安裝反饋裝置，數控信號為單相流程，所以無法對移動零件進行測量和反饋，因此造成加工誤差。開環控制系統常見的誤差有步距誤差、動態誤差以及啟停誤差。閉環控制系統在數控機床中設置了插補器，它能及時發布位置指令信息，然后將檢測到的實際位置信息反饋到系統中進行對比，系統根據對比結果對加工動作進行調整，從而消除誤差。但是由于位置檢測裝置檢測性能不穩定，因此增加了系統調試的難度，所以會造成誤差；傳動系統誤差是由于經濟型數控機床自身傳動系統造成的。數控機床運行過程中，不同的數控機床參數不同，它的升降速率也不同。經濟型的數控機床沒有設置液壓驅動，所以在升降過程中，需要等待一段時間才能完成，在等待過程中，零件外形輪廓切削過程中，拐角會出現過切問題，從而形成零件加工誤差。

二、經濟性數控機床加工誤差應對策略

(一)減少程序編制誤差

想要減少程序編制誤差，可以從兩個方面進行考慮。第一，通過數控系統對螺距之間的誤差進行控制，加強數控系統對軸運動管理控制，將數控機床的自動差值的加工精度進行考慮，采取科學、合理的方式進行補償管理。第二，由于數控機床在運行過程中，受到外力影響導致發熱變形，產生的差值，要減少機械設備零件之間的摩擦力，減少加工誤差。

(二)加強經濟型數控機床的設計質量

數控機床在運行過程中，會產生大量的熱量，如果溫度沒有有效地控制，那么數控機床因為溫度過高，造成零件出現變形等現象。因此，數控機床在設計的時候，要提高數控機床生產工藝系統的剛度，提高加工工件和刀具的剛度，使用具有高強度、耐高溫的材料，壓縮變形幅度。并設計合理的裝夾方式和加工方式，增大前角和主偏角，同時對工件材料進行熱處理，改善工件材料的加工性能，從而減少切削刀。

(三)優化數控機床工藝

根據經濟性數控機床誤差產生的原因采取不同的辦法。比如數控機床開環控制系統造成的誤差，可以及時更換零件，確保電機能滿足步距的要求，選擇差分比較細的電機驅動電路，確保電路控制的穩定性。一些大型的數控機床，可以選擇開環補償性的控制系統，在工作臺設置直線位移檢測元件，對機床系統存在的誤差進行校正。閉環系統造成的復雜，可以優化位置反饋系統。傳動系統造成的誤差，可以選擇優化傳動系統，控制拐角位置變化進給速度。

(四)提高數控機床智能化水平

數控機床由機床、驅動系統、數控系統以及輔助系統構成。近年來隨著計算機、控制技術、人工智能技術、神經網絡等技術的成熟，這些先進的技術已經廣泛應用在數控系統、輔助系統，極大的提高了數控加工智能化水平，實現工藝參數的自適應能力、智能診斷等功能。比如航天制作領域的加工部件有很多溝、孔、槽、腔等，加工工藝十分復雜，如果將人工智能系統應用在數控機床中，則能有效地解決航天部件加工部件負責的難題。目前，國外發達國家，已經開始著手研究將人工智能應用在數控機床加工工藝中。比如瑞士的來米克朗公司，開發了數控機床系統支持模塊，調整加工相關的參數，優化技工工藝和程序，從而提高了加工精度。西門子公司的數控系統具有自適應運算能力、自動識別荷載、安全集成以及刀具壽命監控等功能，極大的提高數控機床的加工精度。

結束語：

我國正處于工業制造向工業創造發展，隨著科學技術的進步，數控機床加工形式也更加多樣化，經濟性數控機床是目前比較新的數控技術，它對生產環境要求比較高。因此想要提高我國數控加工工藝水平，就要分析數控加工存在的誤差來源以及原因，并對其進行改進，從而提高加工工藝水平。

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[2] 張學聰.經濟型數控機床加工中誤差來源分析及其對策[J].中國化工貿易，2015，(21)：99-99.

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