數控車床加工精度的影響因素與提高策略

摘要：經濟的增長離不開制造業的發展，而制造業的發展離不開高精端的加工設備和制造技術。為了促進我國經濟的快速發展，國家制定了“中國制造2025”的發展戰略，旨在大力發展制造工業，不斷革新技術，提高我國制造業的整體水平。數控車床作為機械加工中不可或缺的重要設備，提高數控車床的加工精度對于提高產品加工質量和加工效率而言非常重要。因此，制造業要實現快速發展，相關企業就必須重視數控加工設備的精度問題，并采取相應措施提高加工精度，進而提高產品質量。針對上述問題，本文介紹了數控車床的組成及工作原理，分析了影響加工精度的因素，并探究給出相應的解決辦法。

關鍵詞：數控車床；加工精度；影響因素；控制

自從我國加入WTO之后，便進入了全球化時代，我國的制造業迎來了空前的發展機遇，很快便成為了“世界工廠”。但我國的制造業還處于較低水平，再加上人力成本的上升，我國的制造業面臨著新的挑戰。制造業水平的高低主要看制造設備加工精度和加工效率的高低，而加工精度正是制約我國制造業發展的主要問題。數控車床作為很多產品加工必須使用的設備，其重要性不言而喻，尤其是軸類零件，幾乎全部需要依靠數控車床來完成加工，因此數控車床的加工精度直接決定了軸的精度，而軸類零件又是各種設備中的核心零件，所以數控車床加工精度的重要性不言而喻，提高數控車床的加工精度刻不容緩。

1.數控車床的組成及工作原理

數控車床是多種技術結合的產物，它可以分為數控部分和車床部分。傳統的車床就是純機械產品，內部有很多機械結構的設計，工人必須人為操作車床；而數控車床加入了很多新的技術，例如自動控制技術、現代機械制造技術、檢測技術等，數控車床實現了對車床的數字化控制，使得車床可以按照設定的程序工作，而不需要人為手動操作。因此數控車床的組成包括機械部分，動力部分，傳感器信息采集部分和控制部分。有了數控技術，機床的工作模式便由人為操作變為程序操作了，整體順序是先畫出三維模型，然后設計加工工藝路徑，接著將路徑導入數控系統的CNC裝置中，CNC裝置自動根據加工路徑生成控制車床的加工代碼，車床便按照代碼的指令進行加工。在加工過程中，數控車床會有反饋裝置，即傳感器實時檢測加工的過程，如果發現加工有偏差，便會自動調整接下來的加工指令對加工偏差予以修正，最終完成設定的加工任務。

2.影響數控車床加工精度的主要因素

數控車床相比于傳統車床的加工精度要高很多，這是因為數控車床采用了數字控制，減少了人為控制的誤差，除此之外數控車床還采用了伺服系統驅動，可以根據加工數據的反饋進而自動調整加工路徑。但是無論是哪種車床，其加工精度都會受到車刀參數的影響，對于數控車床而言，伺服系統的精度也是影響加工精度的主要因素。

2.1伺服系統驅動因素

伺服系統是數控車床的核心系統，也可以說伺服系統的好壞很大程度上決定了數控車床加工質量的好壞。伺服系統控制車床各種零部件進行機械加工作業，其中滾珠絲杠用于對數控車床的刀具位置進行精確定位，伺服電機用于精確控制滾珠絲桿運動，一旦滾珠絲杠的運動出現偏差，便會影響到加工刀具的定位，而刀具位置不精確，加工質量也就無從保證。通常情況下，數控車床都是采用半閉環控制，即采用傳感器實時檢測滾珠絲杠的位置，然后和設定的位置進行比較，調整伺服電機使得滾珠絲杠到達指定位置。但是滾珠絲杠與伺服電機之間會存在很小的間隙，這種間隙在加工外力的作用下會變大，從而導致加工誤差。此外，滾珠絲杠在前進和后退的過程中，中間的間隙可能繼續擴大，加工的精度也就進一步受到影響。

2.2車刀參數變化因素

數控車床加工零件離不開加工刀具，伺服系統控制刀具的位置，但刀具本身的參數也是影響加工精度的重要因素。刀具有很多的切削刃和刀面，這些面會構成很多復雜的角度，而不同的角度對切削的影響非常大，例如在采用圓弧形刀尖，主偏角較小的刀具加工棒料時，原材料的軸線會發生不同程度的偏差，其對中性不好，加工質量也就很差了。此外，在加工金屬材料時還要考慮金屬的硬度和剛度，根據不同的原材料選擇適合的刀具材料，這樣可以降低對刀具的損傷，也可以提高加工精度；而且加工時會產生大量的熱量，所以為了避免已加工表面被破壞，刀具的斷屑槽要設計合理，這樣才能保證加工質量。

3、數控車床加工精度的控制提升措施

3.1誤差補償法的合理運用

誤差補償就是對于一些不可避免的誤差，采用人工補償的方式來降低誤差，例如上文中提到的伺服驅動系統的滾珠絲杠和和伺服電機之間的誤差很難消除，或者是消除起來成本非常高，這時就可以采用誤差補償的方法，在加工之前將這種情況考慮進去，這樣加工出來的產品誤差就會小很多。除了伺服系統之外，數控車床的加工過程中還有很多地方需要用到誤差補償法，針對不同的刀具需要有刀具補償，如果環境溫度過高，或者是加工時溫度過高還需要有一定的溫度補償。通過對誤差補償法的合理運用，可以減小誤差，提高加工精度，從而生產出質量更高的產品。

3.2誤差防止法的科學運用

除去一些不可避免的誤差外，還有很多誤差是偶然造成的，例如人為操作誤差，搬運時造成的誤差等等。這些誤差都可以通過制定合理的規章制度來避免，企業可以制定相關的操作流程，對零件的搬運采用正確的方式，避免搬運過程造成的誤差；對工作人員加以培訓，提高他們的業務能力，避免人為誤差。此外，企業還可以通過改善加工環境來提高加工精度，干凈的環境可以提高數控車床的加工精度，同時也可以減少殘渣廢屑對已加工零件的損傷。

3.3伺服系統的誤差有效抑制

伺服系統的系統誤差也可以通過采用全閉環控制系統來避免，但是全閉環系統的穩定性很低，成本太高，因此很少的企業會采用全閉環控制。但是通過采用精度更高的伺服系統也可以極大提高加工精度，例如對電機的控制更加精確，滾珠絲杠與電機之間的嚙合縫隙更小等。此外，伺服系統的采樣點可以選擇在滾珠絲杠的末端，這樣也可以減小伺服系統的誤差。

4、結束語

綜上所述，機械加工企業要想提高產品的加工質量，就必須重視數控車床加工精度的提升工作。相關的技術人員應當分析影響數控車床加工精度的因素，并探究得出提高加工精度的措施，這樣才能夠避免數控車床在加工產品各個環節中出現誤差，提高加工精度，進而提高產品質量，為企業帶來更大效益。

參考文獻

[1] 賀紅曉. 數控車床加工精度的影響因素分析及對策[J]. 科技創新與應用，2016（19）：113-113.

[2] 劉芳. 淺析數控機床加工精度的影響因素與優化策略[J]. 新校園旬刊，2016（7）：106-106.

[3] 顧宏. 基于數控車床加工精度的影響因素分析及應對策略探究[J]. 新型工業化，2018（2）.

作者簡介：肖瑞（1996-1-12）；性別：男；民族：漢；籍貫：四川省達州市；學歷：本科；研究方向：機械 機電。