數控車床加工精度的影響因素與提高策略

摘 要：新時期信息技術的快速發展為很多工業設備帶來了新的發展方向，例如傳統的機床結合信息技術變為數控機床，大大提高了機床的自動化程度，同時也提高了機床的加工精度和加工效率。對于數控車床而言，加工精度的測量是衡量其性能的重要標準，數控車床精度的高低直接影響著零件加工質量的高低。而減小加工誤差，減小公差等級，提高零件的加工精度是保障產品質量的關鍵步驟。因此，本文通過對影響數控車床加工精度的因素進行分析，闡述了數控車床的工作原理，并根據該工作原理探究給出提高數控車床加工精度的方法。

關鍵詞：數控車床；加工精度；影響因素；對策

數控車床的加工精度是該車床加工的零件最高能達到的精細度，也就是車床本身加工精細度的大小，例如傳統車床加工零件的表面粗糙度能達到Ra6.4，但數控車床可以輕易達到Ra1.6，甚至更低的粗糙度。但是零件的加工精度指的是零件加工完成后，零件的尺寸和粗糙度等參數和設計參數之間的誤差。數控車床的加工精度越高，加工零件的精度也會相應提高。此外數控車床加工是按照指令執行的，避免了人為操作的誤差，因此零件的一致性好，質量穩定，而且加工效率更高。所以為了提高零件的加工精度，首要就是分析得出影響車床加工精度的因素有哪些。

1影響數控車床加工精度的因素

1.1機床自身的剛性與穩定性

數控車床的加工精度是由兩部分組成，一部分是機械設備的精度，另一部分是數控的精度。一般來說數控車床采用閉環控制，其數控精度非常高，影響整個數控車床加工精度的往往是其機械設備的精度。而車床是旋轉加工的，車床自身的剛性是否滿足車床上各種設備的需要，這對于車床加工精度而言是非常重要的。如果車床自身剛性或穩定性不好，即使不加工零件，車床運轉時自身也會搖擺不定，其加工精度可想而知。

1.2原料與誤差

數控車床在加工前都需要進行對刀，而對刀是否準確需要進行測量，這個測量也會導致一定的誤差。而且車床所使用的道具有很多種，不同道具的長度、大小、刀刃角度都不同，這在對刀時都會有誤差存在。有時候同一零件加工需要使用到多把刀具，每更換一次刀具就要對一次刀，多次對刀其誤差便會累積起來，總體誤差會更大。此外，車床在加工時，車床主軸會受到不同方向的力，而外力會使得軸承之間出現不同的空隙，因而軸承的空隙便會一會在左一會在右，一會在上一會在下，各種誤差累積起來，最終的誤差便會相對比較大。而且車床運轉時所受的力大小也不一樣，產生的軸承空隙也不同，對于加工精度的影響較大。

1.3切削用量的選擇

在加工零件時，數控車床會設置切削用量，即主軸轉速、背吃刀量和進給量。這三個參數設置不同也會導致零件的加工精度不同。比如說根據所加工零件的材料和加工的刀具來定背吃刀量，如果背吃刀量過大，則會導致主軸徑向力過大，軸承間隙變大，加工精度降低，而背吃刀量過小，加工效率就會太低，經濟性不好。

除此之外，數控車床的安裝精度、幾何精度、夾具的精度還有測量器具的精度等都會對車床的加工精度有所影響。但這些影響都是無可避免的，只能盡可能減小誤差，但不能消除誤差。同時，分析影響加工精度的因素要結合實際分析，不斷優化每一處產生誤差的部位，最終確保加工誤差降到最低，保證加工精度達到最高水準，充分發揮數控車床的加工性能。

2工作原理的分析

數控車床是一種集成化的設備，自動化程度很高，各種儀器設備的工能相互補償，進而使得整體車床功能非常全面，而且它可以實現批量化生產，同時保證加工精度，對機械加工而言非常重要。數控車床大體分為三部分，動力源、傳感器和控制單元，其具體的加工需要經過以下六個步驟。

（1）零件圖紙。設計人員根據零件特征設計出加工圖紙，進而為實際加工提供依據。

（2）根據圖紙編制加工程序。工藝員根據圖紙編制出加工的工藝卡片，然后數控加工員再將工序卡片的內容轉化為數控加工程序。

（3）將編寫好的加工程序導入數控車床，等待加工指令。

（4）接受到數控加工的指令，伺服系統開始運轉，驅動整個車床開始加工。

（5）在受到伺服系統的動力之后，車床的其他部件按照數控程序要求開始啟動。

（6）數控車床開始連續加工零件，各設備有序配合，最終加工出質量達標的零件，整個加工過程結束。

六個步驟環環相扣，是數控車床加工的必要過程。而整個過程也需要操作人員的配合，例如將加工好的零件移開，或者是為數控車床上料，但最重要的是操作人員需要監視數控車床的運行狀況，防止意外發生。

3提高加工精度辦法

3.1精定位基準法

數控車床的加工一般會分為多步，首先是粗加工，然后半精加工，最后精加工，每一次加工的定位基準都是基于上一次加工所得到的面，但是毛坯的精度無法保證。而精基準面法可以解決這個問題，該方法是在毛坯上先加工一個定位基準面，直接采用加工的表面作為基準，這可以減小毛坯面的定位誤差，從而提高了加工精度。在進行軸類零件加工時，這種方法的優勢尤其明顯，它可以降低圓跳動帶來的誤差影響。

3.2控制主軸箱溫度

數控車床在加工時主軸會快速旋轉，因而會產生很大的熱量，而目前很多數控車床還不具備給主軸散熱的裝置。因而主軸在加工時無法散熱，溫度急劇增加會導致主軸產生熱變形，具體表現形式有主軸對中性不好，旋轉時會帶有圓周力，軸承空隙也會發生變化，這些因素都會影響加工誤差。針對這一問題，可以在主軸部位增加散熱片，或者采用切削液來散熱，減小主軸受熱變形量，提高加工精度。

3.3補償誤差

上文提到很多誤差無法消除，只能盡可能減小，但無論如何還是存在的，這時便可以考慮誤差補償，這樣便可以進一步降低誤差。而誤差補償又分為硬件補償和軟件補償。

3.3.1硬件補償

數控機床的硬件補償主要是刀具補償，將不同刀具的參數考慮進去，減少刀具對加工精度的影響，此外還有滾軸絲杠等連接件的誤差通過半閉環控制進行補償，消除絲杠之間間隙帶來的誤差。

3.3.2 軟件補償

軟件補償主要是實現機床的插補，采用插補的方式補充間隙，進而滿足加工要求。當數控車床的運行方向發生改變時，數控裝置可以檢測到滾軸絲杠反向的間隙值，進而根據移動指令在軟件層面進行坐標補償，減小反向間隙對加工零件精度的影響

4結語

要提高數控車床加工精度首先要分析清楚影響其加工精度的因素，進而針對這些因素提出合理的應對措施。提高了數控車床的加工精度可以保證零件加工的質量，同時也可以促進整個數控車床行業的發展，進而加工出精度更高的零件。

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作者簡介：

黃曉鵬，出生日期 1995.6.10，性別 男，民族 漢，籍貫 山東省煙臺市萊陽市，學歷 本科，研究方向 專業是機械設計.