提高數控機床加工精度的有效方法探討

謝仕洪

摘要：數控機床作為機械制造工業的基礎，為機械制造工業的發展和進步做出了重要的貢獻。隨著對數控加工工藝的不斷深入研究，數控機床的自動化、智能化水平也在不斷的提高，推動了我國機械制造業的飛速發展，在油田機械零部件加工中也得到廣泛應用。為了提高數控機床對產品的加工質量，減小誤差，則需要對數控機床的加工工藝及其精度進行有效的研究。鑒于此，本文主要針對數控機床的加工精度的可靠性進行詳細的分析。

關鍵詞：數控機床;加工精度;誤差;可靠性

隨著科學技術水平的提高，數控機床加工技術已經變成人們日常生活當中不可替代的重要技術之一。數控機床綜合了精密機械、電子、電力拖動、自動控制、自動檢測、故障診斷和計算機等多方面的能力，是非常典型的機電一體化產品，其具有高精確性、高效性以及高軟性等優點。然而，在實際生活中，零件加工經常會因為各種各樣的原因，使得工件的精確度達不到要求，存在誤差。

1.數控機床的精度影響及分析

1.1間隙誤差的影響

目前數控機床的加工精度有了飛速的發展，數控機床的加工精度提高到微米級。數控機床的機械傳動構件主要是由減速齒輪、連軸節以及滾珠絲杠副及支承軸承組成。然而在構件當中，如果產生了間隙，將會在整個數控機床的加工環節當中產生誤差，因此在組裝的時候，安裝人員需要采用合理有效的方式對機床進行測量，將測量結果通過數學模型進行誤差分解，并將各個基數輸入到程序控制中，進而能夠做到偏差數據最小化和補償適當。

1.2精度的反向誤差控制

數控機床的動態精度可以通過對機床軸的定位精度、重復定位精度以及反向誤差進行檢測。數控機床的定位精度對機床的精度有著密不可分的聯系。反向誤差的檢測方式是在測量的坐標軸內，在靠近行程的中點擊兩端的三個位置進行多次測定，算出每個位置的平均值，平均值中的最大值便是反向偏差測量值，測量的時候務必記得需要先移動一段距離。

2.數控機床加工操作中的誤差產生原因

2.1開環控制數控系統

開環控制系統中的輸出誤差主要來源于步進電動機，因為在步進電動機的正常運作當中，會產生震蕩現象，甚至在某些情況下還可能產生共振現象，這些都可能造成動態誤差;除此以外，誤差還可能來自于步進電動機的啟停，無論是啟動還是停止，都需要一定的時間，在這個時間段，電動機的轉動基本上都是滯后于控制脈沖的。

2.2閉環控制數控系統

對于閉環系統的位置檢測，基本上已經將傳動鏈的誤差考慮進去了，具有一定的精度性，然而，在調試的過程當中，還是反饋出了許多的問題。制造誤差和安裝誤差都可能引起反饋系統產生誤差，并且機床零件以及各個機構之間也時常會產生誤差，如此一來，在檢查裝置的時候得到的測量值就出現了誤差，不再精準。

2.3傳動系統誤差

不同類型的數控機床，因為其性能不同，在運行時，在升降速階段升降速率也會存在差異，可能會導致在零件切割的時候，拐角位置出現誤差。針對這些誤差。可能需要對數控機床的傳動系統進行優化，根據不同的數控機床，在拐角位置進行一定的減速設定，通過拐角之后再加速。

2.4刀具磨損誤差

數控機床剛開始運行的時候，刀尖磨損速度可能會比快，隨著時間的關系，會出現一個穩定期，到后期又會逐漸的加速。并且因為是在高溫高壓的環境下，數控機床不停的持續工作，被加工的材料就會出現一定的誤差。

2.5編制程序誤差

編程程序誤差主要是產生于數控編程軟件，可以當作是插補誤差，在所有的誤差因素當中是影響最大的一個。如果使用不精準的數據，可能會造成整個工序出現比較大的誤差，甚至會對輪廓軌跡的加工進度造成直接的影響。可能有些數控機床的系統能夠根據輪廓的幾何數據進行自動計算，也有些必須要經過手動計算才能夠完成，在計算過程中，必然會出現誤差。

2.6加工線路誤差

數控機床對工件進行加工操作的時候，刀具的進給、退刀以及換刀，都可能在工件的表面留下刮痕或者損害，如果使用磨損嚴重的刀具，可能對機床的使用性能和使用壽命造成影響。加工工件的時候，如果工件的表面或者位置出現誤差，最直接的影響就是對數控加工路線產生誤差，進而影響工件的加工精準度，若持續加工，可能會因為產生的切削熱造成刀具與工件的位置產生偏差，導致產生加工誤差。

3.數控機床加工精度的優化措施

3.1降低數控機床的系統誤差

首先需要對可能會產生原始誤差的原因進行分析，進而制定相對應的改進措施。如果是因為元件問題，則需要控制好元件的質量，在符合電機要求的條件下，選用合適的步進角度。然后要保證驅動電路必須完好，通過步進電動機的控制能力，選擇最佳的驅動電路進行作業。對于大型的設備，應該根據設備需要的精準度，對步進電機的步數進行合理的補償。

3.2提高數據機床的程序編寫能力

數控機床的程序編寫對于批量化生產的效果可能會造成直接的影響。在加工之前，可以采取手工編程的方法編寫，也可以利用計算機輔助軟件進行編程，采用合理的加工編程程序，可以減少許多人為的失誤，而且能夠更科學的控制精準度。

3.3提高數控機床的設計

對于數控機床的整體設計而言，其本身就有一定的剛度原則，提高機床的設計合理性，能夠確保機床形變能力傳遞到每個部件中，避免局部結構變形。而且數控機床本身就有許多的測量需要校對，如果采用普通的管理方式對待數控機床，是極其不合理的。在管理上需要對生產進行合理的布局，盡量減少周邊環境的影響。在加工的進度上，需深入的了解加工要求，綜合考慮各種因素。

3.4提升機床導軌的幾何精度

使用機床加工工件時，需要對機床的導軌進行幾何精度的計算和校對。如果是一體式全功能的數控機床，通常是斜床式的床身，進而能減少機床的重量，提高機床的導軌精度，還能夠在一定的程度上提升負載能力，進而能夠保證機床可以在高負載下進行高精度的加工。

3.5事先預防誤差

加工之前，通過合理的設計，消除誤差元素，減少在生產過程的誤差概率。誤差預防可以通過機床結構的改善、優化零部件的裝配精準度以及提升數控機床的整體剛度來實現。加工的時候，需要注意加工環境，減少干擾因素的影響，并且要仔細的分析機床設備產生的熱量，進而提高機械加工的進度。

3.6機床精度監測及補償

雙頻激光干涉儀是檢測數控機床的重要設備之一，能夠檢測機床的反向偏差以及定位精度等。首先需將測量系統安裝在測量的坐標軸上，將激光頭安裝在軸線方向地面上的三腳架上，并且將機床的工作臺上放置好測量反射鏡，激光器和反射鏡之間的光路上放置好干涉鏡，調整好激光頭，將光路調直在一條線上，在激光預熱之后輸入測量的參數，依據機床后邊的測量環境，制定相應的測量程序，判斷定位精度以及方向間隙是否超過了誤差范圍，補償之后再次測試精度，直到各個數據符合機床工作的要求。

4.結論與認識

在整個機械加工過程中，有許多因素會影響數控機床加工精度，應該將各種干擾因素綜合考慮，通過歸納、總結日常工作中影響加工精度的問題，針對性地提出了解決對策，能夠有效提升工件加工精度。與此同時，還需要加大網絡技術、信息技術等的應用，推動數控機床的智能化發展，在進一步提高加工效率與精度的同時，減少其他因素等的影響，為石油機械加工行業邁出國門走向世界提供強有力的支持.

參考文獻：

[1]鄭葦;數控機床加工精度的影響因素及改善措施探討[J];南方農機;2019年24期

[2]王華祥;數控機床加工精度的影響因素及提高方法[J];廣西農業機械化;2019年05期