數控機床結構對加工精度的影響及對策探討

李進東

（四川職業技術學院 機械工程系，四川 遂寧 629000）

引言

數控加工技術融合了精密機械、電子技術、光學技術、自動控制技術以及計算機技術等多種學科，通過數控裝備的發展也可以促進儀器設計智能化、微型化、網絡化[1]；而數控機床加工工藝的發展更能促進產品的整體設計水平和設計質量，提高零件加工的應用效果。

1 數控機床的特點

與傳統的加工方式相比較，數控加工技術不僅具有新技術、新工藝、新設備，而且也能夠實現完整的現代化機械制造，而且數控技術可以有效解決零件品種復雜多樣、批量小、高精度加工的問題，也能夠提高自動化加工的質量與水平，通過數控技術可以實現規模化精度化生產，保證整個機械制造行業同步增長。

1.1 超精密化

與傳統的機械加工相比較來看，超精密數控機床一般具有高速度、高精密的特點，能夠加工復雜零部件，加工一致性好，能夠保證工件的加工精度。

1.2 高智能化

在傳統的機械加工過程中，往往依靠工 人自己的經驗和手感進行操作，對產品質量的一致性、穩定性難以保證。現在，數控機床依托數字控制技術，能保證產品加工的一致性[2-3]；同時，還能通過集成機器人、傳感器、軟件及網絡等技術實現自動化、智能化的生產，實現現代化智能制造，從而不僅能夠提高整個加工效率，也能保證機械加工的質量。

1.3 信息化

通過數控機床能夠實現智能化的操控，一方面在加工的過程中，必須要針對各種數據信息進行輸入與控制，提高信息處理的效率和質量，也要保證在信息技術不斷發展的過程中，提高信息化的處理速度[4]。另一方面，數控機床通過物聯網計算機 軟件、數據庫等技術，構建智能制造執行系統（MES），實現車間級及企業級的數字 化管理，提升管理效益。

2 數控機床對加工精度的影響

由于當前我國工業化水平比較落后，數控技術還存在許多的問題，尤其是機床結構、加工工藝、工裝夾具、刀具性能等方面，造成產品的加工精度不高，產品總體質量不高。本文從機床結構方面分析，主要存在以下影響加工精度的因素。

2.1 機床結構不盡合理

在機床加工的過程中，機床本體結構的不合理會導致受力、抗震、運行精度等方面受到較大的影響，從未影響整體加工質量。另外，加工熱量傳遞導致機床各部件溫差較大，溫度變化不規律，會使得刀具與工件之間的相對位置發現了變化，造成坐標位置的變化，從而對于零件的加工精度難以保證[5]。

2.2 支撐結構不夠優化

傳統的數控機床大多采用四點或者六點支撐，但在實際應用中，由于受力、震動等原因，可能會導致某支撐點不能起到有效的支撐，從而導致其余支撐點承受載荷發生了變化，并且處于不平衡支撐，影響機床運行精度。

2.3 傳動系統精度不夠

數控機床的傳動系統相對于普通機床來看，采用了伺服電機，大幅度減少了傳動鏈，傳動精度較普通機床有了大幅提升[6]。但在實際使用中，對于同步帶、滾珠絲杠等傳動部件，仍然存在一定的誤差，從而影響工件或者刀具的定位精度。

3 提升數控機床精度的主要措施

根據筆者針對數控機床加工精度影響的因素進行分析，可以發現，要想提高數控機床的加工精度，除了需要依靠機床本身之外，更需要的還是在機床加工過程中，必須要保證整體的加工策略符合加工工藝的實際要求。

3.1 優化數控機床的本體結構

數控機床的機械本體結構對機床長期的運行具有重要作用。在設計數控機床機械本體時，可以借助現代的設計方法及工具，采用有限元設計與分析、數字化設計與虛擬仿真等，只有通過計算機模擬機械本體在加工過程中受到的切削力、震動以及受熱分布等，才能從機床結構上提高剛性、抗震性、熱穩定性，從而才能保證加工的整體精度及質量[7]。另外，特別對于主軸單元，要確保主軸軸承及其支撐的精度，才能確保高速運轉的穩定性及精度。

3.2 優化數控機床的支撐部件

數控機床的支撐對于機床的穩定運行起到關鍵的作用。良好的支撐結構可以有效的減少機床在高速加工中的震動現象。在現代設計中，可以根據機床切削力大小及方向，盡量采用三點支撐結構、選擇合理的支撐點、降低機床重心等手段，提升機床支撐效果。

3.3 提高數控機床的傳動精度

數控機床的傳動精度對于保證加工質量具有重要的意義。現代數控機床一般采用閉環或者半閉環結構，但在實際使用中，對于傳動中的滾珠絲杠、導軌、同步帶等部件，仍然存在磨損及傳動誤差[8]。為了提高數控機床的傳動精度，可以通過使用高精度等級的傳動絲杠、高耐磨性高精度的導軌，同時采用閉環的位置檢測進行傳動補償。

當然，從機床結構方面能保證機床穩定運行及精度，但在使用過程中，還必須提高操作者的個人素質。只有規范的操作、定期的維護保養，才能長期保證數控機床的穩定運行及加工精度。

4 結語

本文通過對于數控機床在實際應用中存在的影響加工精度的問題，對機床本體結構、支撐結構及傳動系統進行了分析，并提出了針對性的解決措施，從而才能確保機床的穩定運行及加工精度，對于國家加工制造業的發展起到了積極的作用。