影響數控機床加工精度因素及改進關鍵問題探討

李建

（常德達門船舶有限公司，湖南 常德 415002）

數控機床技術是機械制造技術的重要組成部分，已經得到了非常普遍的使用，有著不可替代的作用，對于機械制造業來說是非常關鍵的一項技術，大大的加快了機械制造的效率和質量，能夠為行業帶來極大的推進作用。而對于機械產品來說，它的精度是一項非常重要的參數，和產品的性能有著直接的聯系，而作為機械產品主要的制作體系的數控機床，它對于最終的機械產品的精度是有著關鍵的作用的。為了滿足越來越高的精度需求，我們對于數控機床的要求也是日益增長，相關的領域也都在不斷的探索增加數控機床精度的方法。對于數控機床精度的影響主要是體現在三個方面，分別是機床的硬件的精度、伺服系統的精度以及數控編程的精度等，除了這些，在進行加工的過程中，同樣還有其他的一些細節也會影響到機床的加工精度，因此，要想提供加工精度，一定要做好綜合的設計和考慮，同時還要注意到細節處的問題。

1 數控機床介紹

數控機床在機械制造中的應用是非常多的，通常都是用作對于比較復雜的零件進行加工，能夠保證零件的加工精度和質量，加工速度也很快，但是一般設備都會比較復雜，成本會比較高。

1.1 數控機床的結構

我們可以把數控機床分成主機系統、驅動系統、數控編程系統以及加工輔助系統幾個部分。其中，主機系統是進行機械加工的結構，通常進行的工作主要是對工件進行切削等形式的加工；而數控系統是機床的控制環節，這也是數控機床的主要特征，通過進行編程的設計和輸入，就可以對車床進行控制，自動對工件進行一定的加工和處理。驅動系統則是機床的動力機構，為其提供工作動力。加工輔助系統，顧名思義也就是為了加工的進行提供的一些額外的輔助功能的機構，幫助加工能夠更加順利、精確的進行。

1.2 數控機床的工作程序

數控機床的最大的特點就是可以通過編程對工作的過程進行設定，減少了對人工的依賴，首先是對零件的加工程序進行編程，將這一語言輸入到NC裝置，然后就經由伺服系統對車床部件進行驅動，對零件進行相應的加工操作，其程序如圖1所示。

圖1 數控車床加工流程圖

1.3 影響數控機床加工精度的主要因素

對于數控機床來說，其自身的機械加工精度、伺服系統的驅動精度等都能夠對機床的加工精度產生作用，主要的影響因素有以下幾種情況。

1.3.1 數控機床加工中的位置誤差因素

通常來說，在零件加工完成以后，它的實際的相對尺寸參數和設計的尺寸參數之間的差異就是位置誤差，包括垂直度、對稱度等的區別都屬于是位置誤差。而對于數控機床來說，這種誤差大多數是由于在進行加工的時候，由于傳動問題形成的，也有些是因為摩擦力對于刀頭產生作用而出現的，這些都可以稱為死區誤差。在使用數控機床對零件進行加工的時候，操作人員都是通過伺服電機設備來對機床機型驅動和操作，進而對零件進行加工的，其主要的作用部件就是滾珠絲杠部件，如果這一部件出現誤差，就會直接的作用到加工的精度上，這也是比較常見的影響機床加工精度的因素。

1.3.2 機床定位因素

經過實際的工作經驗總結發現，在使用數控機床進行加工操作的時候，機床的定位是否精準對于能夠對零件進行精確的加工是有著非常顯著的作用。很多時候在加工中出現的誤差都是由這種定位因素造成的，在這里面，最能影響這種定位精度的就是進給系統，該系統可以分為電氣控制系統與機械傳動系統，而能夠影響到定位精準度的就是機械傳動系統。數控機床可以有閉環系統和開環系統兩種，對閉環系統來說，這種位置偏差產生的影響能夠被預防，但是在開環系統中，要想做好定位監控則是非常困難的，所以在這種情況下，機床的加工精度很容易產生波動。

1.3.3 數控機床的幾何誤差因素

在使用數控機床對零件進行操作的時候，會產生大量的熱量，摩擦力也會增加，這些都會對機床的構件，包括夾具以及刀具等產生一定的影響，可能會產生一定的形變，這樣就會影響到機床的幾何精度，相應的被加工的零件的精度也會受到影響，這就是幾何誤差造成的影響。

通過進行調查我們發現，這種情況的產生是由兩方面的原因引起的。一方面是機床自身存在的幾何誤差，也就是其自身構件的精準度的作用，包括工作面以及機床導軌的水平情況以及垂直度等問題，還有就是刀具以及夾具的幾何精度。另一方面則是外部作用對機床產生的影響，比如加工過程中的力的作用或者是熱的作用等，這些也都會導致機床出現幾何形變，引起機床的加工精度的改變。

2 數控機床加工精度改進方案

2.1 加強對于數控機床的設計

數控機床在機械制造業使用的已經非常普遍，應用的領域也是更加廣泛，對于機械生產有著極大的幫助作用，技術和經驗已經相當成熟，但是還是存在著一些不足的地方，影響了加工的精度，限制了數控車床的使用范圍。要降低這種影響，我們首先要從數控機床的機構設計上來進行改進，要求要廣泛的總結實際生產中出現的問題以及需求，在進行設計的時候進行充分的考慮，使得以及設計的更加科學、合理，實用性和精確性更高。

根據我國的數控機床的發展現狀，可以通過對外采購的方式，購進一些對精密度要求比較高的配件，來提升機床的加工精度和性能，同時也能夠一定程度上降低自身研發的費用，提高性價比。

為了降低機械的幾何形變，一定要保證結構具有比較高的剛度，并且要確保結構受力的均勻，這樣在承受外力作用的時候才具有更強的承受能力而不會出現形變，導致機床的加工精度的變化。要想提高零件的加工精度，就需要對零件進行深入的分析，熟悉零件的性能需求，在加工的過程中，一定要按照要求的參數進行加工，這樣才能夠保證零件的精度符合要求。在選擇加工使用的刀具以及夾具的時候，一定要根據實際的需求進行選擇，需要進行全面的考量，才能最終確定使用何種部件來進行加工。

一定要注意對于機床的結構重心的設計和安排，這一參數對于機械的形態的影響是非常關鍵的，最好是把重心設計的低一些，這樣機床的擺動模態頻率就會比較高，這樣能夠降低機床的負荷，抗形變能力也會增強。同時還要盡可能的將結構都集中在下部，減少上部結構。為了降低熱效應對于機床的影響，還需要對主軸系統進行設計，提高的熱態性能，更加的耐熱而不會產生形變，這樣也有利于加工精度的提升。

2.2 改善機床導軌幾何精度

除了機床的自身結構外，機床的導軌精度對于其加工精度來說也是有著很大的影響，在進行加工的時候會產生劇烈的振動，這時候就需要導軌具有相當的穩定性以及剛度，才能夠保障加工的精準性，為了滿足這一要求，我們需要使用鋼制的滑動軌道，并對其進行整體的磨削。這樣，導軌的幾何精度就有了保證。

2.3 提高設備檢查與誤差防止

這種方式是對可能影響到加工精度的誤差的預防措施，通過合理的方案，對設備進行規范性的檢查，做好對于設備的運行狀況以及環境的監督，這樣也能夠一定程度上保證設備的加工精度，同時在進行設計的時候，還要考慮到多種因素的影響，做好相應的防范措施，將誤差出現的幾率降到最低，盡可能的減少對于加工精度的影響。

3 結語

隨著我國的機械制造行業的快速發展，數控機床的應用也是越來越普遍，對于機床來說，它的加工精度是一個非常重要的性能參數，直接關系著其應用的范圍，對于其加工的產品有著重要的影響。文中對數控機床的工作流程做了簡單的介紹，并分析了影響數控機床加工精度的各類因素，在這一基礎上提出了一些改進方案，以此提高數控機床的加工精度，為機械制造提供更好的服務。