數(shù)控車床加工精度的影響因素及措施

鐘新元

摘 要：加工產(chǎn)品的質(zhì)量和精度由數(shù)控車床機(jī)械部件加工過(guò)程決定。因此從這個(gè)方面看，數(shù)控車床是機(jī)械部件生產(chǎn)加工的核心。本文基于數(shù)控車床的工作原理、組成和特點(diǎn)，分析了加工精度的影響因素，提出了控制和提高加工精度的有效方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 加工精度 影響因素

中圖分類號(hào)：TG519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）11（a）-0085-02

數(shù)控車床是很先進(jìn)的加工設(shè)備，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都非常好。車床加工水平、產(chǎn)品生產(chǎn)控制水平的準(zhǔn)確性具有非常重要的影響，隨著生產(chǎn)水平的提高，相應(yīng)的數(shù)控車床加工有更高的要求，車床生產(chǎn)的加工精度，取決于車床精度及編程精度。還有很多方面的影響，整體精度的好壞可能由于加工中的每一步對(duì)錯(cuò)導(dǎo)致。零件的加工精度的好壞有很多原因，怎么提升數(shù)控車床精度，不僅要思考很多因素，并且需要討論一些技巧來(lái)解決問(wèn)題，加工精度才能更好的提升。

1 數(shù)控機(jī)床設(shè)備的組成及特點(diǎn)

1.1 數(shù)控機(jī)床設(shè)備的組成

（1）主機(jī)：主機(jī)是數(shù)控車床的主體，包括床、主軸、立柱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，還可用于完成各種切削機(jī)械零件。

（2）數(shù)控裝置：數(shù)控車床的核心為數(shù)控裝置，包括軟件和硬件設(shè)備（印刷電路板等），數(shù)字部件加工程序的輸入和存儲(chǔ)就依靠它，為實(shí)現(xiàn)各種控制功能可以處理和更改數(shù)據(jù)。

（3）驅(qū)動(dòng)裝置：驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控車床執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)部分，有主軸驅(qū)動(dòng)單元、主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、進(jìn)給單元等，可以使用電動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)。在數(shù)控裝置的控制下，實(shí)現(xiàn)主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。同時(shí)將幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)，可以促成工件的定位和各種直曲線等空間曲線的加工。

（4）加工輔助裝置：輔助設(shè)備數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中的一些必要設(shè)施，確保數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行，其功能包括冷卻，除屑、潤(rùn)滑等，包括液壓裝置、切屑清除裝置、數(shù)控轉(zhuǎn)盤及監(jiān)控裝置。

1.2 數(shù)控機(jī)床設(shè)備的主要特點(diǎn)

（1）在加工工藝中，數(shù)控車床的機(jī)械零件加工精度及質(zhì)量更理想。

（2）數(shù)控車床加入多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行更復(fù)雜的機(jī)械零件加工，提高加工工藝水平。

（3）在更多類型加工機(jī)械設(shè)備的情況下，數(shù)控車床只需要控制可以相應(yīng)改變的程序，而不需要整個(gè)生產(chǎn)線重裝，提升了機(jī)械設(shè)備的加工效率，也擴(kuò)大了數(shù)控車床的應(yīng)用范圍。

（4）整體來(lái)看，數(shù)控車床生產(chǎn)效率較高。

（5）從機(jī)床設(shè)備的具體運(yùn)行情況來(lái)看，數(shù)控車床自動(dòng)化水平較高，可有效降低勞動(dòng)力需求，降低員工工作壓力。

（6）從機(jī)械工件加工技術(shù)來(lái)看，數(shù)控車床加工工藝運(yùn)用具有較高的精度。

2 數(shù)控機(jī)床的工作原理

數(shù)控車床有很高的精度控制水平和很好的效率，是目前機(jī)械加工行業(yè)中非常普遍的一種設(shè)備，是多種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合。在數(shù)控車床中，結(jié)構(gòu)一般有多工位轉(zhuǎn)塔技術(shù)結(jié)構(gòu)或動(dòng)力轉(zhuǎn)塔技術(shù)結(jié)構(gòu)。數(shù)控車床具有良好的機(jī)械加工性就是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的作用，可以加工如螺紋工件、槽工件和蝸輪工件等多種工件。另外，數(shù)控車床還可以進(jìn)行線性插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等技術(shù)活動(dòng)，提升復(fù)雜工件加工質(zhì)量、加工效率和精度，整個(gè)機(jī)械零件加工制造業(yè)因此獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和水平。

3 數(shù)控車床加工精度的影響因素分析

數(shù)控系統(tǒng)控制精度和車床機(jī)械精度組合加工精度。數(shù)控系統(tǒng)的精度，伺服控制方式的控制直接受數(shù)控車床的加工精度的影響，機(jī)床精度也將控制數(shù)控機(jī)床車床的加工精度?？梢哉f(shuō)數(shù)控車床加工精度不準(zhǔn)確原因如下。

（1）車床熱變形誤差。

（2）車床幾何誤差。

（3）車刀幾何參數(shù)引發(fā)的誤差。

（4）刀具磨損誤差。

（5）伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差等。

這里面車刀幾何參數(shù)造成誤差和伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差是很常見(jiàn)的。下面主要詳細(xì)介紹這兩種。

3.1 車刀參數(shù)變化因素

數(shù)控車床車刀對(duì)零件的切削依據(jù)編程，以實(shí)現(xiàn)工件的所需形狀。車刀有主偏角及刀尖圓弧，棒料加工的軸線尺寸有偏差，該偏差角和主偏角成反比，主偏角減小，其增大，正比于刀尖圓弧半徑。因此，對(duì)于數(shù)控車床的編程，可以依據(jù)零件的特征來(lái)加工，需要考慮偏差，調(diào)節(jié)相關(guān)位移。數(shù)控車床的編程控制加工，需要考慮車刀的主偏角及刀尖圓弧半徑等偏差，因?yàn)闀?huì)對(duì)精度造成不良影響。

3.2 伺服系統(tǒng)

通過(guò)了解數(shù)控車床的基本原理，數(shù)控車床中樞神經(jīng)系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，是數(shù)控車床的重要組成部分。伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床部件，然后轉(zhuǎn)換成零件，這樣加工就開(kāi)始了。此外，伺服系統(tǒng)的功能可以依據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)，伺服系統(tǒng)的控制精度就是絲杠的傳動(dòng)精度。典型的，數(shù)控車床運(yùn)用閉環(huán)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)。在一個(gè)特定的機(jī)械工件加工活動(dòng)里，伺服系統(tǒng)第一對(duì)絲杠信號(hào)傳輸，絲杠隨后反向運(yùn)轉(zhuǎn)，在這種情況下，螺釘具有暫時(shí)的空轉(zhuǎn)，使反向間隙誤差，其影響工件的精度。

4 數(shù)控機(jī)床加工精度的改良方法

4.1 提高床身導(dǎo)軌的幾何精度

現(xiàn)在數(shù)控車床向著高負(fù)荷、高精確度發(fā)展，設(shè)計(jì)人員要重視床身基軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和振動(dòng)性、剛性等。對(duì)于全功能數(shù)控車床，它通常是在傾斜床的形式中，該床通常是封閉管結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化鑄造過(guò)程，而且還可以減少鑄件本身的重量。從力學(xué)角度看，圓柱形結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)傾斜床的扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度，并且確保該數(shù)控車床能保持良好的精度，有復(fù)雜的切割負(fù)載條件。通常，從移動(dòng)速度思考方面來(lái)想，車床應(yīng)為導(dǎo)軌，最好是負(fù)荷較大的圓柱滾子直線導(dǎo)軌。另外，為了確保在高負(fù)載切削條件下，數(shù)控車床應(yīng)具有良好的精度和高剛性，具有鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌子結(jié)構(gòu)。鋼滑軌磨削硬化，螺釘安裝在軌道磨床磨削安裝面上。為了消除底座導(dǎo)軌和導(dǎo)軌之間的間隙，可以利用注塑材料。在軌道磨床整體磨削后，其有最佳的幾何精度。

4.2 伺服系統(tǒng)的誤差及抑制

伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床加工活動(dòng)中具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，直接影響機(jī)床加工精度。因此，一定要重視伺服系統(tǒng)產(chǎn)生處理誤差的問(wèn)題。伺服系統(tǒng)的誤差需要更好的控制，有必要從機(jī)器的設(shè)計(jì)開(kāi)始，包括使用動(dòng)態(tài)性能更好的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)提高伺服裝置的抗負(fù)載能力。對(duì)數(shù)控車床的特定伺服裝置把握好后，更進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)的參數(shù)，如開(kāi)環(huán)增益應(yīng)選擇最高點(diǎn)等。

4.3 誤差補(bǔ)償法

誤差補(bǔ)償法是基于數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償功能，對(duì)現(xiàn)有的坐標(biāo)軸偏差實(shí)施補(bǔ)償法，通過(guò)誤差補(bǔ)償方法可以提高車床的精度，由此加工的產(chǎn)品具有很好的精度。硬件或軟件都能被利用。如利用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控車床，其定位精度誤差，是因反向偏差的影響，為減少誤差使用反向偏差補(bǔ)償方法。

4.4 誤差防止法

誤差防止法不是處理錯(cuò)誤，而是提前防止，機(jī)床的合理設(shè)計(jì)和制造是重點(diǎn)，提前消除可能的錯(cuò)誤來(lái)源，避免產(chǎn)生誤差。比如可以通過(guò)提高車床零件的加工精度和組裝精度來(lái)提高車床的整體剛度，并且合理地控制加工環(huán)境，從而提高加工精度。而誤差預(yù)防法也有一些缺點(diǎn)，若盲目提升車床的性能和精度，就有可能導(dǎo)致車床制造成本上漲，對(duì)企業(yè)的效益有影響。若只是使用誤差防止法來(lái)提高數(shù)控車床的加工精度，如果精度到達(dá)了一定的要求，很難再進(jìn)一步提升。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控加工精度的水平對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響，有加工零件的形狀精度和尺寸精度和相對(duì)位置精度，數(shù)控機(jī)床的精度被機(jī)床制造商和用戶關(guān)心。本文討論了數(shù)控車床設(shè)備的基本工作原理和特點(diǎn)，加工精度的影響因素和提升數(shù)控車床加工精度的幾個(gè)方法，對(duì)數(shù)控車床精度的提升有很大的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉艷輝.探究數(shù)控車床加工精度的工藝處理及優(yōu)化[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（7）：7.

[2] 滕章斌.車床加工精度控制的創(chuàng)新方法探討[J].黑龍江科技信息，2013（18）：77.