數控車床加工精度的影響因素分析及對策探討

楊全利，楊依檸

（1.天津職業技術師范大學工程實訓中心，天津 300222；2.天津膜天膜工程技術有限公司，天津 300000）

1 數控車床加工精度的衡量指標

數控車床加工精度的衡量指標主要為幾何精度、定位精度、切削精度。首先，幾何精度是反映關鍵機械部件是否產生物理形變的客觀指標，一旦出現幾何形狀誤差，其加工精度必然受到不同程度的影響。其次，定位精度是指機床運動部件在數控系統下的運動規律是否滿足位置精度。一旦位置精度出現偏差，其加工精度也會產生直接影響，尤其孔隙加工時的孔距誤差較大。最后，切削精度是幾何精度和定位精度的綜合檢查指標，需要借助加工部件的削切比例適應度為衡量單位，進而評估數控機床的銑刀銑側面圓度、直線度、直角度、平面度、兩軸聯動精度等是否達到加工要求，從而驗證數控機床的加工精度是否規范和標準。

2 影響數控機床加工精度的本質因素

數控機床在加工部件時主要存在以下幾點影響精準度的不利因素。首先，數控車床在高負荷運行狀態下容易產生熱變形，會出現加工精度的誤差偏大。其次，數控車床本身由于制作精度不同及使用部件的材質差異，也會存在加工精度的微小差異，進而影響到數控機床幾何誤差無法統一，加工過程中的局限性較大，無法精準對接加工精度。再次，多數數控機床存在磨損現象，數控刀具的磨損會直接導致加工精度下降，而其他設備部件的磨損和老化也會造成間接性的加工誤差，產生加工精準度下降的問題。最后，數控車床在自動化加工程序中一旦幾何參數設定存在偏差，也無法完全符合加工要求，因此也會產生不同程度的加工精度影響，甚至造成加工質量嚴重下滑的弊端。此外，在多重因素的影響下，容易造成伺服系統的運行效率下降，進而導致加工精度的弱化

3 針對數控機床加工精度不足的改善措施

3.1 改善床身導軌的幾何精準度

數控機床的幾何精度是客觀反映關鍵機械零部件幾何形狀誤差的界定指標，對其加工精度的影響范疇較大。因此，改善床身導軌的幾何精準度的方案也是增強加工精度的主要措施之一。而從移動速度予以辨析，選擇負載導軌時也需要全面衡量導軌適應度，才能優化加工質量。在高負荷運行狀態下，數控車床改善零件加工精度，需要配以穩定性更強的鑲鋼滑動導軌。選擇鋼結構滑動導軌必須注重磨削作業時的加工精度需求，必要時需考慮將螺釘的安置狀態，利用注塑材料補充導軌運行狀態穩定性，也是消解鋼導軌與底座間縫隙問題的主要方法。而后進行削磨加工，在保障幾何精度的同時提升加工質量。

3.2 增強數控車床精密加工性能

加工精度本身與數控機床的性能設定存在較大的關聯度，因此在優化加工精度的方案中，優化設備性能也是必要的參考方向之一。以德馬吉森精機數控機床系列CTXbeta800為例，其類屬于大加工區中的高精度數據機床設備。CTX系列定義了萬能車削領域的全新標準，創新性的結構設計令加工精度得以穩定。優化的結構設計實現更大加工區，而且無需增加機床占地面積。它增加的空間進一步擴充了該機功能，使該機能加工更大直徑工件和更有效排屑。數字驅動技術的加工精度更高，且在一體化主軸電機的控制下，完成了更為穩定的削切性能。由于CTXbeta采用了絕對式位置傳感器，因此并不需要參考點回零的歸位偏差，也是保障加工精度的主要方式。

3.3 優化加工精度誤差補償方案

由于加工方案的不確定性而產生加工精度的微小偏差，實質上可以通過后期修補編程方案加以優化。但是已加工部件如果直接丟棄也是一種額外浪費，基于此優化加工精度誤差補償方案也是一項必要的改善措施和優化方向。加工人員依據誤差補償方案，對已加工部件進行改良，在利用半閉環伺服系統之后，降低誤差程度，方能控制和消解反向誤差的負面影響。此時，誤差補償方案更為可行，通過補償反向誤差優化加工進度。目前行業普遍數控定位誤差為0.2mm之上，在其衡量范疇之中本身也存在誤差補償功能，需要通過編程方案予以優化，借助相關軟件定位工件與對刀的契合度，才能消除反向縫隙，達到預期的加工精度。