試析數控車床精度加工

葛紅

摘 要：隨著社會化大生產的不斷發展，各種機械設備越來越先進，為了有效保證產品質量，則需要不斷提升產品生產精度。數控機床是當前普遍使用的設備，在各種生產加工中，起到了重要的作用。數控車床對產品精度加工有重要的影響，是保證產品生產加工達到質量標準的基礎。可以說，數控車床的使用大大提升了產品生產效率，提升了準度和精度，使產品加工更加智能化，自動化，數控車床精度主要由機床精度、編程精度、伺服精度及插補精度決定。只有全面提高機床設計各個環節質量，才能保證整體精度與準度。通過CAD設計和計算機模擬技術能夠全面確保機床加工達標，實現產品精度準度要求。文章主要通過對使用過程中機床精度分析，進一步提出提高機床使用效率的措施與方法，以此實現數控機床高精度要求。

關鍵詞：幾何精度；精度補償；誤差分析

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0053-01

數控車床設備是我國先進的機械生產器材的主要代表之一，在我國相關的機械制造業的發展中，有著不可替代的作用。目前，我國的數控車床設備雖已有了一定程度的發展，但還有很大的進步空間。為了使我國的機械生產工業獲得更大的經濟效益和社會效益，國家及企業各相關部門必須加強對數控車床加工技術的發展和完善。數控車床本身的加工技術和精確程度，將會對其設備本身及相應工程的使用帶來很大影響。只有保證好其加工精度，才能更高質量的完成相關的生產活動。

1 數控車床

數控車床指的就是一種全自動化的機床，它能夠高速、精密且高度可靠地完成相應的機械生產工作。它的應用，為我國機械生產制造工業帶來了極大的便利。

1.1 工作原理

數控機床能夠高精度的完成一些復雜零件的加工工作，同時它具有很高的工作效率，能夠在短時間內完成大批量的零件生產制造工作。而傳統機床工作效率非常低，傳統機床在工作過程中，主要通過工作人員對車床的手動操作而完成零件加工，一次只能加工完成一個零件。但是數控機床由于其自動化的特點，整個零件加工過程不需要有工作人員的參與，只需通過簡單的程序設定就可以完成。數控機床主要通過現代化的電子計算機技術和自動化的制造技術來完成工作。它主要包括電子控制單位、內置傳感器和相應動力源進行工作。其工作的具體流程主要是人為選定零件圖紙、傳入加工程序、經過CNC裝置和伺服系統后，最后經過最為主要的車床部位之后便能完成零件制作。

1.2 車刀

車刀是在車削加工過程中的具有切削功能的一種刀具，也是切削加工中，最常用的一種刀具。車刀的構成主要包括刀刃、切削部位、儲屑空間和處理切削液的通道幾個部分。數控車床的制造工作，主要通過電子計算機控制來完成。自動化的控制技術可以很輕易得到人們所需要的零件。但是由于設備內存在的一些偏差，往往會影響加工得到的零件的精度。其中，車刀存在的偏差就是影響加工得到的零件精度的重要因素。

1.3 伺服系統

伺服系統是通過準確地再現或跟隨某個過程的反饋控制系統來完成相應工程的需要，因此也叫做隨動系統。伺服系統在數控車床的相關工作過程中，主要通過完成對車床的驅動來使加工過程繼續進行的。這個過程的需要通過滾珠絲杠的精確工作來完成對數控車床的控制和定位。而滾珠絲杠的工作又要受到伺服系統的驅動。因此，滾珠絲杠和伺服系統的誤差都會對整個數控車床的工作的精確度帶來影響，其中伺服系統的影響作用更大。

2 數控車床加工精度的影響因素

2.1 位置精度問題

數控機床除主動軸產生幾何精度問題外，還會出現慣量匹配的問題，摩擦力及機床所用伺服電機在生產加工時，都會有慣量匹配問題，這種現象對機床位置精度產生影響。因為數控機床中各個部位的組件如油缸油泵、電動機、液壓機等在長期運轉過程中，會通過相互摩擦產生一定的熱能，如果熱能不能轉化，則會在長時間連續工作后造成摩擦熱量，使內部一些主要部件發生受熱膨脹，出現嚴重的形變問題，這也就直接形成了實際尺寸與設計尺寸存在誤差情況，如果各個零件結構內部熱應作用下不對稱，也會使構件出現微小的形變，而這種數控機床運轉部件受熱形變問題，最容易造成機床位置精度不準。

2.2 加工精度問題

數控機床加工精度有其特殊性，和幾何精度、位置精度存在本質上的區別，加工精度受綜合因素影響大，是整臺機床在操作過程中各種因素綜合影響的結果，同時，也與機床幾何精度和位置精度是密不可分的，在加工生產過程中，其加工的精度主要受到傳動系統誤差、檢查校正系統誤差、零件固定部件誤差、刀具位置的誤差等的影響大一些。另外，數控機床編程問題、生產工藝問題都能形成一定的加工精度影響，所以說，在生產過程中，需要不斷提高加工精度，才能確保幾何精度和位置精度準確，實現高質量加工作業。

3 如何提高數控車床的加工精度

3.1 提高設計水平

從實際生產中看，目前我國使用的數控機床均是國產設備，一般機床加工生產企業都有研發能力，在自主研發、設計、制造、改進等方面有一定的水平，但是，還有一些部件是不能自主生產的，需要依靠進口，這就直接影響了整機質量。要想有效保證機床精準度，則需要在設計研發上下功夫。機床主動軸是關鍵部件，在長期使用過程中，需要保證具備耐磨性和耐高溫性，所以，在設計時，需要嚴格設計，保證滿足對溫度的適應性，對機床做好性能優化，確保機床加工精度。主軸系統設計需要對影響機床加工精度的構件安裝到一個與主動軸中心相交的位置，與機床底座垂直安裝，保持主軸箱兩側對稱裝配其余構件，只有這樣，才能從理論上解決機床因受熱對加工精度的直接影響。

3.2 提高機床幾何精度

數控機床的幾何精度對產品加工有一定的影響，如果控制不好，則會產生誤差。幾何精度對機床的生產精度起到決定性作用，只有全面做好幾何精度控制，才能保證生產加工的精度。機床對零件加工生產時，主軸軸頸與軸承出現一定程度的摩擦，往往造成溫度快速升高，與主軸箱箱體孔空間位置出現誤差，則會導致軸承滾動，使軸承旋轉變緩，影響設備的精度，只有全面控制好主軸軸承選配間隙，才能保證幾何精度準確。

3.3 注意刀具對數控車床加工精度的影響

在機械加工中，如果我們已經確定好了工件的裝夾方式，接下來就需要確定刀具的對刀點。對刀點就是指刀具在坐標系中最開始運動的那一點，而尋找對刀點的過程（即找到準基準點）被稱作零件對刀。對刀的過程必須嚴格對待，如果對刀出現問題，將會影響到機械零件的加工精度，還可能存在安全隱患，使工作人員受到傷害。

3.4 合理的選擇加工工件的夾裝方式

數控車床的工件夾裝方式與普通車床的工件夾裝方式是大同小異的，只是數控車床在進行工件夾裝時，一般會選擇采用各種方式結合起來的組合夾裝方式。這樣做的好處：一是可以避免失誤和重復工作；二是提高了夾裝的質量和速度；三是提高了零件精度與最終產品的質量。

4 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。

參考文獻

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