數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素及優(yōu)化措施

宋萬(wàn)萬(wàn)+曹超

摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)也得到了快速的更新和提高。作為精密制造技術(shù)的代表，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。數(shù)控機(jī)床顧名思義就是指由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的機(jī)床，由于其生產(chǎn)效率高、精度高且操作簡(jiǎn)便而受到了廣大機(jī)械制造企業(yè)的認(rèn)可和使用。但是，由于一些不可避免的原因如機(jī)床設(shè)計(jì)、程序編譯以及加工工藝等都可能對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度產(chǎn)生不可逆的影響。本文主要從數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素出發(fā)來(lái)對(duì)如何提高數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行探討，以期提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；加工精度；影響因素；策略

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著科技的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)日漸成熟，且隨著客戶對(duì)于機(jī)械加工零件的生產(chǎn)效率和加工精度要求的不斷提高，使得數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工企業(yè)中得到普遍應(yīng)用。數(shù)字化加工技術(shù)首先是對(duì)零件的加工工藝進(jìn)行編譯，然后由計(jì)算機(jī)控制機(jī)床完成零件的加工，這種加工方式不僅縮短加工時(shí)間而且提高了機(jī)械零件的加工精度，對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)而言至關(guān)重要。但是，在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中有許多因素對(duì)工件的加工精度都有影響，如何避免或者最大限度地降低這些因素對(duì)于加工精度的影響程度對(duì)于現(xiàn)代加工企業(yè)具有重要的意義。

1. 數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素

數(shù)控機(jī)床加工主要包含程序編譯、程序處理和執(zhí)行部分，這些部分出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)加工工件的精度產(chǎn)生影響。因此，搞清楚數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素，然后有針對(duì)性的消除或者降低這些因素對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的影響是目前解決數(shù)控機(jī)床加工精度問(wèn)題的主要策略。

1.1 編程原點(diǎn)的影響

數(shù)控機(jī)床在安裝完畢開(kāi)始加工之前，首先要對(duì)機(jī)床的數(shù)控編譯原點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)。這主要是由于數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行工作時(shí)需要編程人員根據(jù)加工零件的形狀和特征進(jìn)行坐標(biāo)的編譯，若編譯原點(diǎn)不準(zhǔn)確將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)加工程序出現(xiàn)誤差從而影響工件的加工精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床的編程人員往往會(huì)因?yàn)楹雎詫?duì)數(shù)控機(jī)床編譯原點(diǎn)的確認(rèn)以及對(duì)所加工零件的工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)缺少校核而導(dǎo)致工件加工時(shí)出現(xiàn)精度誤差。

1.2 編程數(shù)據(jù)處理的影響

數(shù)控機(jī)床執(zhí)行數(shù)控加工程序的過(guò)程實(shí)際上就是完成對(duì)所加工工件編程數(shù)據(jù)的處理，若數(shù)據(jù)處理不精確或者出現(xiàn)偏差就會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生誤差，影響工件的加工精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)工件的尺寸和形狀來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床的編譯基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)進(jìn)行校核，以保證加工的精度。若不考慮工件自身的形狀和尺寸，就會(huì)導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生甚至導(dǎo)致工件的報(bào)廢。若所加工的零件的尺寸精度高，形狀復(fù)雜或者不對(duì)稱(chēng)時(shí)就需要人工對(duì)其加工基準(zhǔn)或者計(jì)算基準(zhǔn)進(jìn)行校核，以保證數(shù)控機(jī)床的加工精度。若加工時(shí)使用同一把刀具那么只需要在初次加工時(shí)進(jìn)行刀具加工初始位置以及尺寸公差的校核，若加工過(guò)程中需要換刀時(shí)就必須對(duì)所有使用的刀具進(jìn)行形狀和尺寸的校核。

1.3 加工線路的影響

在利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行工件的加工時(shí)，由于刀具在進(jìn)給、退刀以及換刀的過(guò)程中可能出現(xiàn)的誤差都會(huì)對(duì)工件加工面留下凹坑或者刮痕等，而且若刀具的磨損較大時(shí)在換刀或者對(duì)刀時(shí)就會(huì)對(duì)刀具的使用性能和使用壽命產(chǎn)生較大的影響。對(duì)于工件來(lái)講，若工件的表面質(zhì)量或者位置出現(xiàn)誤差時(shí)也會(huì)對(duì)數(shù)控加工的加工路線產(chǎn)生誤差，影響工件的加工精度。在連續(xù)加工中由于工件以及刀具的線膨脹系數(shù)不同，由于產(chǎn)生切削熱而導(dǎo)致刀具和工件的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致加工誤差的出現(xiàn)。

1.4 加工現(xiàn)場(chǎng)的影響

在實(shí)際加工過(guò)程中，由于振動(dòng)、環(huán)境或者刀具性能等各方面因素的存在都會(huì)對(duì)工件的加工精度產(chǎn)生影響。如在數(shù)控加工過(guò)程中，由于電磁波的影響而導(dǎo)致加工過(guò)程中出現(xiàn)電火花或者加工震蕩等現(xiàn)象，這些都會(huì)影響機(jī)床的加工精度；在加工過(guò)程中，若機(jī)床的電壓和電流不穩(wěn)定也會(huì)導(dǎo)致機(jī)床數(shù)控加工過(guò)程中的狀態(tài)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致加工精度的降低；數(shù)控機(jī)床在加工前必須要對(duì)機(jī)床進(jìn)行徹底的清理，保證刀具表面的潔凈，以防止粉塵或者其他顆粒等雜質(zhì)對(duì)于工件加工精度的影響。

2.優(yōu)化數(shù)控機(jī)床加工精度的措施

2.1 提高數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)合理性

如今我國(guó)在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造方面取得了很大的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。但是，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及程序編譯等方面的問(wèn)題存在，使得我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)和制造技術(shù)仍然落后于國(guó)外。因此，在對(duì)機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格控制以下幾個(gè)方面，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)出精度高、缺陷小的數(shù)控機(jī)床。首先，在對(duì)數(shù)控機(jī)床的主機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要采用外購(gòu)等方式來(lái)提高主機(jī)質(zhì)量，保證數(shù)控機(jī)床的加工精度；其次，數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)完整性也對(duì)機(jī)床的加工精度具有重要的影響，所以在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行整體性設(shè)計(jì)時(shí)要考慮機(jī)床的整體荷載能力和機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中各部分受力的均衡性，避免某些機(jī)構(gòu)連接處由于承載能力較低而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或者斷裂等問(wèn)題的發(fā)生；再次，由于機(jī)床在零件加工時(shí)一般會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)等現(xiàn)象，而該現(xiàn)象對(duì)于工件的加工精度明顯不利，所以在對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要降低機(jī)床的高度來(lái)保證機(jī)床的整體穩(wěn)定性，而且在機(jī)床的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮冷卻水循環(huán)問(wèn)題，降低工件加工過(guò)程中的產(chǎn)熱問(wèn)題，從而降低加工誤差保證加工精度；最后，在對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，需要對(duì)工件的形狀和尺寸精度充分了解，對(duì)刀具和切削參數(shù)選擇都要統(tǒng)一考慮，確保加工過(guò)程順利無(wú)停頓。

2.2 提高機(jī)床導(dǎo)軌幾何精度

機(jī)床導(dǎo)軌對(duì)于數(shù)控機(jī)床工件加工具有重要的意義，所以在利用機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)首先需要對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌進(jìn)行幾何精度的計(jì)算和校核。若數(shù)控機(jī)床為全功能一體式機(jī)床，則床身一般采用斜床式的，這主要是為了精簡(jiǎn)機(jī)床的自身重量，保證機(jī)床的導(dǎo)軌精度。而且精簡(jiǎn)機(jī)床的結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上提高機(jī)床自身的負(fù)載能力、抗彎拉強(qiáng)度以及在高負(fù)載下的運(yùn)行精度，而在對(duì)導(dǎo)軌的滾珠進(jìn)行選擇時(shí)一般考慮選用負(fù)載能力較大的圓柱滾珠，這主要為了保證機(jī)床在高負(fù)載下的加工精度。

2.3 提高數(shù)控機(jī)床加工前控制

通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工誤差進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，要想提高數(shù)控機(jī)床的加工精度減少誤差的出現(xiàn)，就必須要從加工前期做起，如在機(jī)床的設(shè)計(jì)之初根據(jù)加工要求對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和其附屬零件的加載進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在工件加工前對(duì)機(jī)床進(jìn)行清洗或者維修以保證工件加工的精度。同時(shí)，由于機(jī)床所處的環(huán)境中的溫度、濕度，電磁強(qiáng)弱以及粉塵和振動(dòng)等都會(huì)對(duì)工件的加工精度產(chǎn)生較大的影響，所以在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行之前一定要對(duì)這些因素進(jìn)行檢查，盡可能消除或?qū)⑦@些影響降至最低。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的發(fā)展和機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，客戶對(duì)于機(jī)械加工零件的精度以及表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高。數(shù)控機(jī)床在安裝、程序編譯和執(zhí)行等各個(gè)方面出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)工件的加工精度產(chǎn)生極大的影響。因此，以后要將數(shù)控機(jī)床的加工精度從機(jī)床設(shè)計(jì)之初開(kāi)始考慮，對(duì)機(jī)床的床身和導(dǎo)軌進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并對(duì)機(jī)床的工作環(huán)境以及其他因素進(jìn)行處理和解決，從而保證工件的加工精度，提高我國(guó)機(jī)械加工整體技術(shù)實(shí)力。

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