影響數控加工精度的因素及提升對策

(湛江市第二技工學校，廣東 湛江 524001)

1 螺旋錐齒輪數控加工機床

對數控加工機床的分析，需要以螺旋錐齒輪數控機床加工結構圖為依據(見圖1)，展開具體的分析，發(fā)現：其結構與搖臺式基本一致，直接用計算機來替代復雜搖臺機構，進而實現對轉動軸A、B、C和直線軸X、Y、Z的聯(lián)動控制。其中，X軸與Y軸是模擬搖臺運動的聯(lián)合運動法。在圖1中，直線軸中x軸、y軸、z軸即刀具的X運動軸、刀具的Y運動軸以及床鞍的z運動軸分別對應圖中的2、3、4；而轉動軸A、B、C軸即刀具的旋轉軸A、工件的安裝軸B以及刀具的旋轉軸C分別對應圖中6、5、1。

圖1 螺旋錐齒輪數控加工機床結構簡圖

在進行螺旋錐齒輪數控加工過程中，主要按照以下步驟展開：①刀具與工件的全面安裝。②利用床鞍來移動刀具與工件到指定的加工位置。③進行銑削加工。④確定銑齒分度：向床鞍后方移動Z，分度工件；x軸與y軸聯(lián)動運動，刀具在初始加工位置固定，同時Z到初始加工位置固定運動，隨后就可以開始加工下一個齒。

2 影響數控機床加工精度的因素

2.1 機床受熱升溫

在螺旋錐齒輪數控機床加工過程中，影響到數控加工精度的因素包括機床、刀具、加工位置、加工系統(tǒng)以及變形等問題。究其原因，在數控加工過程中，由于數控機床的運行以及機床內部零部件、電機摩擦等產生熱量，造成機床受熱升溫。這種運行和摩擦產生熱量是很難避免的。但是，隨著機床溫度的上升，在一定高度時將直接影響到機床內部的零部件或結構，使鋼鐵材料受熱發(fā)生形變。螺旋錐齒輪數控機床的發(fā)熱會使得機床刀具出現移位，也會不斷加劇零部件的磨損問題，使機床部件受熱膨脹，燒毀數控機床內的線路和部件，進而影響零件加工的整體進度和質量。而且，許多工業(yè)應用數控機床對部件的精加工，一般會將機床安裝于不通風的場所，因此將影響到整體外部環(huán)境的散熱條件，對于數控機床的安全運行也會造成一定影響。這種溫度過高的運行環(huán)境不僅會增加螺旋錐齒輪數控機床的運轉負擔，而且也會影響零件加工的質量與精度。

2.2 刀具本身的誤差和磨損

在螺旋錐齒輪數控機床進行加工時，對于刀具的運行質量有非常高的要求，機床刀具也是加工零件中的一種，因此在生產機床用刀具的生產過程中也可能存在一定的誤差，而且受加工條件的限制也會影響到機床刀具的整體精度，從而影響數控機床對其他部件加工的精度。而在對螺旋錐齒輪數控機床進行組裝拼接過程中，在刀具的安裝環(huán)節(jié)也可能受人為操作而出現誤差，進而影響數控機床部件加工的精度。另外，在螺旋錐齒輪數控機床加工過程中，刀具與被加工工件的長時間接觸會存在由于摩擦而產生高溫現象，也會對刀具造成一定的磨損，對后期數控加工部件的精度造成影響。如果磨損到一定程度后不及時更換數控機床上的加工刀具，會使得整批被加工部件出現質量問題，對企業(yè)的經濟效益和社會效益發(fā)展造成影響。

2.3 加工位置誤差

在螺旋錐齒輪數控機床加工時，數控機床部件影響數控加工精度主要包括傳動件、回轉軸部件摩擦力等。這些問題都會使得在機床加工中，加工部件出現外觀尺寸以及相對關系等方面產生精度誤差。比如河南某加工廠在利用螺旋錐齒輪數控機床加工零部件時，因為加工軸的擺動角度超過誤差允許范圍，導致所生產出來的零部件外形存在變形等情況，不僅影響到數控機床部件的精度，最終導致這批零部件批量報廢，在給工廠帶來經濟損失的同時，影響到工廠的經營形象。

2.4 加工系統(tǒng)誤差

如果加工系統(tǒng)出現誤差，還會影響到螺旋錐齒輪數控機床加工的整體精度。實際上，應用數控機床的目的就是減少人工操作的參與，提高數控加工精度。因此，實際應用到數控機床的工廠基本上會借助加工系統(tǒng)來減少人力參與度。然而，螺旋錐齒輪數控機床加工系統(tǒng)的準確性直接影響到零件加工的質量。由于加工系統(tǒng)在運行的過程中經常會采用多個子系統(tǒng)子部件的方式來組建，因此一旦某一個系統(tǒng)或部件出現問題，就會直接影響到數控加工的整體質量。而在運轉過程中存在的系統(tǒng)誤差則是由于多個部件的安裝和運轉過程產生碰撞或發(fā)熱變形等現象造成的。隨著科學技術的進步以及市場對于螺旋錐齒輪數控機床加工日漸提升的精度要求，將會影響到構件的進度，不斷減小加工系統(tǒng)出現誤差的可能性，盡可能減少加工系統(tǒng)的運行問題。

2.5 變形誤差

在工業(yè)生產的過程當中，長期應用數控機床雖然會有效提升生產效率，但是隨著長期的使用，數控機床將會產生變形問題。這些變形問題包括受外力作用影響下的夾緊力、重力和摩擦力等，導致螺旋錐齒輪數控機床的加工系統(tǒng)出現變形松動，嚴重時還會發(fā)生彈性形變和位移，極大影響機床加工生產的精度和效率。因此，應用螺旋錐齒輪數控機床的過程中經常會受外力影響破壞原有的加工質量，而如果沒有及時發(fā)現機床運行過程中出現的變形誤差，嚴重情況下還會造成數控機床的損毀，對生產企業(yè)造成經濟效益和社會效益的損失。因此，隨著數控機床的不斷應用，需要相關技術人員加深對螺旋錐齒輪數控機床影響因素的研究，盡可能提升數控機床應用的穩(wěn)定性與安全性，避免周邊環(huán)境因素對數控機床加工精度造成的影響，促進國內數控機床加工生產質量的提升。

3 數控機床加工精度提升的有效途徑

在螺旋錐齒輪數控機床加工過程中，數控車床的使用者需要不斷積累工作經驗，并在分析影響加工精度因素的基礎上，探索提升數控加工精度的有效策略(見圖2)。

圖2 提升數控機床加工精度的有效途徑

3.1 優(yōu)化加工技術工藝

螺旋錐齒輪數控機床的自動化和智能化發(fā)展不僅能夠有效提升零部件加工效率，還能有效減少由于人為操作造成的加工精度問題，有效提升零部件加工精度，減少數控機床加工中存在的安全隱患。即使有效地削減了人為操作造成的影響，但是機械本身存在的加工系統(tǒng)誤差是難以避免的問題，因此在進行零部件生產的過程中，需要根據不同零件的生產實際需求包括質量標準、組件構成、性能特征等生產要求來選擇合適的加工工藝[1]。針對一些外表形態(tài)和零件構成較為復雜的零部件，需要加強對加工工藝的分析和設置，在零件加工的初始環(huán)節(jié)進行全程監(jiān)控，盡可能減少加工過程中誤差的存在，從而有效實現加工工藝與零件加工的有機結合，真正推動螺旋錐齒輪數控機床加工精度的不斷提升。

3.2 提高加工設備的精度

相比于國內傳統(tǒng)機械加工生產技術，通過螺旋錐齒輪數控機床對零部件進行加工能夠有效提高生產的效率和精度，因此具有非常強的應用優(yōu)勢。但是，在實際應用的過程當中由于數控機床設備本身存在一定的復雜性，應用技術也具有一定的難度，因此在推廣應用環(huán)節(jié)上存在一定的困難。隨著未來科學技術的迅猛發(fā)展，機械加工零部件的誤差控制能力會不斷提升。如今，在螺旋錐齒輪數控機床加工生產的過程中需要相關技術人員提高對機床部件的維護能力，定期對數控機床進行檢修和故障排查工作，從加工設施的角度提升數控機床加工的整體精度。

3.3 改變設備運轉環(huán)境

在螺旋錐齒輪數控機床加工零部件的過程中，機床所在環(huán)境也是影響加工精度的重要因素。機床加工過程中一旦出現過熱的情況，很有可能會影響機床刀具的運行狀態(tài)，因此影響到零部件的加工精度。為切實提升當前數控機床零部件加工的整體精度和生產效率，有效避免設備運轉過程中機床的生產誤差和損傷情況，應該在進行數控機床相關廠房修建的過程當中構建一種適合數控加工機床的運行環(huán)境，使機房內的數控機床能夠保障高效穩(wěn)定運行，盡可能延長其使用年限。比如相關技術人員應該加強對數控機床的定期維護，通過定期的清潔和潤滑減少數控機床加工過程中的摩擦力影響，進而減少數控機床加工部件破損變形率。這種潤滑操作不僅能夠有效降低摩擦力對數控加工零部件受力作用的影響，而且還可以降低受力變形的發(fā)生率。此外，為減少數控機床構件自身性能存在的物理化學影響，需要構建一種通風、干燥、散熱以及無直射陽光的工作環(huán)境，減少對機床自身的銹蝕情況，進而提高數控機床加工零部件的整體質量。與此同時，在建設廠房的時候應該注意數控機床的有效保護，使數控機床在運行的過程中，能夠處于清潔干燥、無陽光直射、散熱好的環(huán)境中，避免數控機床構件運行時受物理化學相關因素影響，有效控制數控機床相關設備部件出現銹蝕變形的問題，從而真正提升螺旋錐齒輪數控機床的加工精度[2]。

3.4 對零件進行就地加工

在進行螺旋錐齒輪數控機床零部件加工的過程中，難免會出現一些不符合使用要求的零部件，而針對這些精度以及技術質量等存在問題的零部件，可以采取就地再加工的方式來提升零件精度。在機械部件生產加工的過程中通過就地加工的方式能夠有效避免零件在二次生產的過程中受到外部環(huán)境條件因素的影響，也能有效避免通過其他加工系統(tǒng)設施進行再加工而造成新的誤差。因此，相關技術人員針對一些需要大批量再加工的部件進行修復加工時，可以不斷優(yōu)化當前數控機床加工系統(tǒng)和工藝，切實提升外部加工條件并進行二次加工，減少生產過程中的報廢率，有效避免零部件加工過程中的原料和能源的浪費。

4 結語

當前國內工業(yè)生產行業(yè)中數控機床有著非常廣泛的應用，因此需要不斷提升數控機床的整體加工精度和質量，促進國內工業(yè)化進程的穩(wěn)健發(fā)展。一般在進行螺旋錐齒輪數控機床加工的過程中會受到多種環(huán)境因素和設備因素的影響，需要加強優(yōu)化內外部環(huán)境，通過實時監(jiān)控等方式提升加工零件的質量和性能。