影響數控機床定位精度和重復定位精度的因素及處理方法概述

任煥?田天

摘 要 當前自動化技術背景下要數數控機床最為典型，數控機床可以影響產品質量優良是通過合理的設計與使用做到的。因此，當下我們的重點應該放在數控機床的合理設計與使用。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對影響數控機床定位精度和重復定位精度的因素及處理方法提出了一些建議，僅供參考。

關鍵詞 數控機床;定位精度;重復定位精度;處理方法

引言

數控機床的定位精度是指機場各坐標軸在數控裝置的控制下運動部件所能達到目標位置的準確度。重復定位精度指在數控機床上反復運行同一程序代碼所得到的位置精度的一致度。數控機床的加工精度最終靠機床本身的精度來保證，隨著使用年限的增長，數控機床的定位精度和重復定位精度將出現不可避免的下降。

1數控機床定位精度影響因素

1.1 伺服因素影響

伺服系統因素比較常見，這是在操作數控車床的過程中，伺服系統發揮著關鍵的作用，該系統能夠對車床運轉產生重要影響，比如，車床運轉動力便是由伺服系統提供。因此，在實際應用數控車床進行機械零件加工時，需要數控車床操縱人員具備專業的能力，如此才能夠實現對伺服系統的精準控制，并在伺服系統的幫助下，完成對車床傳動系統滾珠絲杠的合理化驅動，在這一過程中，一旦滾珠絲杠驅動出現較大的傳動誤差，必然會直接影響零件的定位精度，出現嚴重的定位偏差問題。

1.2 熱誤差對定位精度的影響

這其中對數控機床影響最大的是熱誤差。機床在工作時會由于不同部件的碰撞摩擦而產生能量損失與熱消耗，包括電子電器元件也會產生熱能量進而影響機床構件變形。變形主要有兩種形式[1]：熱膨脹導致線性偏差，構件受熱不均勻不對稱也同樣會導致結構扭曲變形。變形是最直接影響機床位置精度，造成定位誤差的主要因素，因此熱誤差對定位精度影響最大且最直接。

1.3 環境溫度

數控機床元件大多為金屬，在環境溫度的變化下，金屬會發生熱變形。溫度變化一般為外部而溫度變化和內部溫度變化。外部主要是車間晝夜溫差和季度變化造成的溫差。內部溫度主要是數控機床液壓系統潤滑油循環利用。數控機床潤滑油和靜壓油在循環利用中通常油溫會高達40℃以上，會對傳動元件造成熱膨脹效果[2]。

1.4 導軌直線度對定位精度的影響

導軌直線度也是影響數控機床定位精度的一大因素，通過檢測得出導軌直線度誤差主要表現為導軌中部拱區。導軌中部軌區出現直線度誤差，絲桿在伺服電機驅動下運動產生誤差則會導致與激光干涉儀測量值不一致。如果在實際的數控機床生產過程產生導軌直線度偏差，將會直接影響到刀具進給的定位精度，進而產生誤差，影響生產質量。

2數控機床定位精度的有效控制策略

2.1 環境溫度控制

通過在機床油箱出油口處安裝一油冷機（可手動設置油溫，油溫保持在設定值），將油溫冷卻后輸送到機床使用，很有效降低機床自身產生的溫度，也穩定機床因溫度變化而影響機床定位精度和重復定位精度。數控機床加工大型精密工件，需要穩定的環境溫度，則需要保持室內溫度不變就需要將車間改造成恒溫車間。目前很多精密加工車間都采用恒溫恒濕車間，這樣徹底避免環境溫度變化對數控機床定位精度和重復定位精度在成影響[3]。

2.2 伺服系統偏差彌補

在數控車床眾多構件組成中，伺服系統有著非常重要的地位。為有效糾正伺服系統的偏差，應在組建伺服系統的過程中，搭配一些性能優良的部件，比如動態性能優越的驅動裝置等，在完成伺服裝置組建后，還應立足于系統的參數，進一步做好優化設置，成功形成進給軸開環增益。另一方面，伺服系統在實際運行過程中，還會對數控車床車削直線與圓弧加工精度帶來誤差影響，比如速度誤差，需要將進給軸調整至45°，可有效提升定位精度。伺服系統在進行圓弧加工時，針對進給軸位置，設置好開環增益。使開環增益達到統一，能夠促使工件輪廓的加工精度得到有效提升。

2.3 采用西門子數控技術進行熱誤差補償

西門子數控技術進行熱誤差補償前，必須要設置補償點。而設置補償點時須注意考慮絲桿長度和用戶需求，注意控制設置點的個數，嚴格按照相關要求設置補償點，通常在一到兩個左右，如果補償點設置過多，則會過多占用內存，影響補償效率，如果補償點設置過少，則達不到補償目的。補償不能正常進行時有可能參數設置顛倒引起。在對進給軸和轉軸補償后，圓度實驗是不可或缺的環節。該環節中首要進行的是參數設置，參數設置完成后應檢查機床定位精度是否合格，待其合格后再次通過設置參數進行圓度測試，通過查看對比軌跡是否準確無誤，若有問題就應重新設置查看。

2.4 提高立柱底座彎曲剛度，確保導軌直線度

提高立柱底座的彎曲剛度通常是以“支撐”的方式，主要目的是降低梁的最大撓度之。對于數控機床的應用企業來說，要提高立柱底座的彎曲剛度，確保導軌直線度，從機床本身做較大程度的修改是極為不現實的，由此，只有增加“支承”，方可提高立柱底座的彎曲剛度，根據該原理，可繪出橋架圖，安裝在排屑槽下方立柱底座與工作臺床身相連處，將立柱及主軸箱自重產生的載荷通過螺栓傳遞給地基，最終達到提高立柱底座剛度，確保導軌直線度的目的[4]。

3結束語

綜上所述，造成數控機床定位精度和重復定位精度的因素較多。數控機床硬件維護保養是否到位直接影響數控機床各軸定位精度和重復定位精度狀態。數控機床重點部位重點檢查重點維護，重點部位維護到位才是保證數控機床定位精度和重復定位精度的基礎。數控機床機械誤差不能徹底消除，必須通過軟件進行誤差補償，軟硬結合才能將數控機床的定位精度和重復定位精度調整到最佳狀態。

參考文獻

[1] 張中明，吳曉蘇，童逸杰，等.數控機床工作臺定位精度測試與動態補償研究（英文）[J].機床與液壓，2019，47（6）：82-91，137.

[2] 宋超，王湘江，曾超.數控銑床定位精度測量及誤差補償研究[J].機械工程師，2019，（2）：50-53.

[3] 雷楠南，雷征.基于激光干涉儀的MV400數控加工中心定位精度評定[J].漯河職業技術學院學報，2018，17（5）：33-37.

[4] 曾超，王湘江.基于多因素影響的數控銑床定位誤差研究[J].組合機床與自動化加工技術，2018，（4）：80-83，87.

[5] 周大成，萬騰.提高數控銑床定位精度及典型零件加工舉例[J].農機使用與維修，2017，（11）：8.