數控機床加工精度提高技術的進展及其存在的問題分析

胡慧

摘要：在當今社會科技發展的浪潮中，機器機械的地位越來越重要，而加工精密度是影響機器機械制造的關鍵因素，而數控機床更是當今機床生產中的主流。本文主要針對數控機床加工精密度提高技術的進展及其存在的問題進行分析，來了解當今數控機床、數控技術的發展情況。

關鍵詞：數控機床；加工精密度；發展；存在的問題；解決辦法

引言：

機械是我們當今生活中不可缺少的物品，農用機械、工業機械、家用機械等機械工具已經融入到了我們的生活之中，而隨著生活質量的提高和科技水平的飛躍，我們對于機械的質量、精密度、實用性的要求已經有了一個質的飛躍，所以對于制造機械的數控機床的加工精密度的要求必定更加嚴格。針對新時代對于機床加工技術的新要求，為了更好的推動數控機床加工精度提高技術的發展，就要對數控機床加工精密度提高技術的進展進行總結，并對這當中所遇到的問題進行簡略的分析。

1、數控機床加工精密度提高技術的進展：

數控機床系統性誤差和隨機誤差都是影響數控機床加工密度的重要因素，而這種誤差產生的原因有很多且大多是無法避免的，比如：在機床的進行原始制造的過程中，管控系統和機床的運行產生的熱變形，在切削作業的過程中對于機床的負荷、機床共振、環境條件不好等等這些因素都會導致誤差的產生，而目前能夠有效的控制誤差，使之能夠在一個合理的范圍內，不影響到機械的使用的辦法有：誤差防止法和誤差補償法。[1]

1.1誤差防止法

誤差防止法簡單來說就是防止一些可以避免的誤差的產生，具體方法就是通過人為的設計和制造方式，比如說合理設計機床、零件、以及提高機床配置的標準等做法減少常見的、可通過人為的努力避免的誤差源，來達到減小、減緩、甚至消滅誤差的目的；這種方法在數控機床的工作過程中可以有效控制機床內部的升溫情況，使溫度達到一個合理的水平，從而降低誤差源。誤差防止法是保護數控機床加工精密度的基本方法，但是該方法很難完全避免熱變形所產生的誤差，而且這種方法還受到零配件質量的影響，所以這種方法的實際應用并不廣泛，其技術措施主要有以下幾個方面：

其一，熱變形誤差防止法；熱變形是導致誤差發生的主要因素之一；隨著機床精密度的提高，由于熱變形導致的失誤概率也越來越高，特別是在超精密零件加工的過程中，由于零件本身體積小，這時如果由于馬達、軸承、傳動件、液壓系統的機床的相關熱源而引起相關部件發熱產生誤差，哪怕是一點點，在超精密零件中的體現都會尤為明顯。所以控制熱變形產生的誤差就變得尤為重要，目前我們主要是從降低機床熱源、控制熱源的傳遞等方面對數控機床進行改造，并用熱穩定結構來將熱變形發生的機率降到最低。

其二，尺寸誤差幾何誤差防止；這個方法主要應用在機床生產到發展的過程中，這種方法至通過控制在機床生產過程中所產生的缺陷來控制機床之后產生的誤差情況。這種缺陷一般都是由于在機床制造過程中零件的配置不合理，隨著機床的運作，這種零件上的誤差會越來越大，從而導致零件變形，最后的結果就是機床的精密度下降，所以為了控制這種誤差的產生，在一開始機床生產時，對于機床零件的配合就要非常合理，加大對部件安裝的研究，多多引進新興科技來檢測零部件的配合度，從而有效降低配合誤差。

其三，振動及環境誤差防止；這個方法主要是防止機床內部、外部震動和控制機床室內的溫度、空氣濕度的方法來減小機床可能產生的誤差，這種方法主要應用于超精密儀器的加工，這種對于精密度要求非常高的儀器加工。

誤差防止方法除了以上闡述的方法之外還有伺候誤差防止、以及檢測誤差防止等幾個方面。

1.2誤差補償法

誤差補償法即通過按照既定的數值進行補償，簡單點來說就是人為制造一個新的誤差來補償或消弱當前的誤差，就像是負負得正這樣的原理，對于當前產生的原始誤差，通過統計、分析、計算、推敲、建立物理模型等方法，建立產生一個新的誤差，從而抵消或者緩和原來的那個誤差，需要注意的是，要盡量讓這個新的誤差和原來的那個誤差的數值相等，方向相反，從而減少加工誤差，提高零件的精密度。誤差元素檢測、建立模型和誤差補償、控制是數控誤差補償法的關鍵因素，其主要有以下幾個方法：[2]

其一，誤差直接補償法；這個是指用插值的方法直接求得需要補償的數值，從而進行誤差修正，但這種方法要求建立和補償時一致的絕對測量坐標系。對于數字的精準性有很高的要求。

其二，單項誤差合成補償法；這種方法是以誤差合成公式為理論依據，通過人為直接測量，測得機床的各項原始誤差值通過誤差合成公式計算需要補償的數值，從而事先對于機床的誤差補償；這個方法對于測量的精準度要求也非常的嚴格。因為如果測量的原始誤差值就是有誤差的話，最后計算出來的數據可靠性也就不高了。

2、存在的問題及分析

研究人員通過一系列的研究發現，通過使用誤差補償技術提高機床精密度，這一舉措在數控機床加工精密度應用上的意義是十分重大的。他包含了以下重要意義：第一，降低了在儀器制造上的成本，最重要的是他還是在提高了加工精密度的基礎上，降低成本，給制造廠商帶去了極大的經濟效益；第二，用誤差補償技術可以解決完全憑靠技術無法達到的精度水平，或者說，如果要靠技術需要花費很大的代價才能達到的精密水平，通過誤差補償法可以比較輕松又不耗費太多的金錢達到目的。但是，雖說誤差補償法能滿足生產商降成本，提質量的要求，可這項技術卻并沒有被廣大企業所運用，歸根結底，還是由于以下幾個方面的影響：

首先，誤差補償法應用的對象過于單一，缺少程式化的、通用的建模方法，數學模型無法適用所有機型；誤差參數的辨識度不高，無法快速、準確的辨識誤差。

其次，誤差補償技術的應用體系建立不完全；因此必須加大研究投入，盡快建立應對不同機床，不同被加工對象的誤差模型，根據現有產品建立最有效、最及時最準確的誤差模型。

但是，我們也不必悲觀，由于通過誤差補償技術來提高機床精確度在目前是比較實用的手段，而且也越來越受到企業和制造者的重視，隨著社會的發展和科技的進步，人們對于精密度的要求越來越高，熱誤差補償也變的至關重要。不過對于這一變化，數控行業要有一個清晰的認識，不能拘泥于自己已經取得的成績，要不斷的開拓創新，取長補短，多多了解國外的最新消息，同時企業要加強自主創新能力，不能一味的依靠別人，要努力提升技術，將誤差做到最小。[3]

結束語：

數控機床加工精度提高技術已經取得了一定進展，針對誤差防止法和誤差補償法的研究也越來越深入，但目前數控機床加工精度提高技術依舊存在一些問題，誤差補償法的應用也并不廣泛，尚需進一步的努力，通過不斷地技術創新，不斷地推動數控機床加工精度提高技術的進步。

參考文獻：

[1]徐希彤.數控機床技術發展現狀及趨勢初探[J].科技創新與應用，2013（25）：142

[2]倪軍.數控機床誤差補償研究回顧及展望[J].中國機械工程，1997，8，（1）：29-34

[3]李小力.多軸數控機床精度建模與誤差補償方法研究[D].武漢華中科技大學.2006[1]