數控車床加工精度影響因素分析及其控制研究

摘 要：隨著我國經濟實力的加強，科學技術的不斷提高，促使我國工業制造行業的突飛猛進。機械零部件生產的質量是工業領域持續發展的重要保障，因此就要加強對其生產中數控車床加工精度控制的力度，這樣不僅能夠從根源上提升機械零部件的生產質量，同時也能推動我國工業行業的安全發展。與此同時作為機械零部件的生產企業要想為企業創造更多的經濟利益，也要注重對數控車床加工精度的嚴密控制，將所用方面可能會影響數控車床加工精度的因素進行全面的、宏觀的考慮，并且采取有效的措施及時的排除不利因素的影響，從而最大限度地保障機械零部件的生產效率和質量。

關鍵詞：數控車床;加工精度;影響因素;控制策略

在我國經濟實力和科學技術逐漸提高的背景下，由于終端客戶對工業車床的精度和質量的要求都在不斷地提升中，因此為了滿足廣大客戶的要求和社會現代化建設進步的新需求，就要在數控機床加工精度的技術上進行嚴格控制。數控機床是近些年來隨著我國科學技術的飛速提升而研究出來的先進的工業生產技術，能夠高效地改善我國傳統的工業生產的效率和質量。但因其在實際生產的過程中會受到來自各方面的不利因素的影響，因此在精準度上還比較欠缺。為此在數控機床進行機械零部件加工的時候，在分析、總結和實踐的前提下，對影響其加工精準度的因素進行深入地研究，并采取及時的措施，確保數控機床加工的精準度。

1 ?數控車床的組成結構和特點優勢

1.1數控車床的組成結構

縱觀我國的工業生產制造行業的現狀，數控車床設備的外形龐大、結構復雜，因此為了使數控車床加工極少數的精準度得到有效的、嚴格的控制，就要先對其內部復雜的組成結構進行詳細了解和明確掌握，其主要部分分為數控裝置、驅動裝置、輔助裝置以及主機等。

首先是數控裝置。其主要指的是使用硬件設備和軟件設備，專業的技術操作員工通過利用數控裝置對零部件的數字化加工程序進行數據存儲和信息輸入，從而對大量的零配件生產的信息數據進行系統分析和統籌處理，進而對數控車床加工的精度進行信息化的控制和處理。

其次是驅動裝置。驅動裝置在數控車床加工技術的執行中屬于比較基礎的組成部分，包括進給單元、主軸驅動單元以及主軸電機等部分，雖然是基礎組成但也是不可或缺的數控車床加工技術的重要執行部分。

其次是輔助裝置。這部分的功能是維護數控機床設備的穩定的、長期的運行，如果沒有輔助裝置的協助，也就是說數控車床的加工作業很難繼續，在數控機床加工的過程中，不論是冷卻環節、排屑環節還是照明環節都離不開輔助裝置的應用。

最后也是最重要的主機裝置。其是數控車床生產制造環節正常運行的核心保障，包括立柱、床身和其他有利于切削作業的機械部件或者零部件，是數控車床生產設備重中之重的組成結構。

1.2數控車床的特點優勢

在進行這部分論述時，著重突出信息化技術支持下的數控車床加工技術與傳統車床生產技術的對比：數控車床連動配合得比較多，這是和傳統車床加工技術相比最明顯的優勢，因此在機床實際加工的過程中能夠更加的便利和高效地完成結構繁雜的配件生產;數控車床技術下制造地工業產品的精度遠高于傳統車床，在效率和質量方面也是遠遠領先;有現代化信息技術的加持，使設備的自動化水平得到不斷地提高和完善，從而使人工操作的部分被大大地減少，進而降低勞動支出;在制造緊密性方面也明顯優于傳統車床加工技術，同時對數控設備的維護檢修有更細致的要求。因此現代信息化的數控車床設備要有職業素養高，專業能力強的人士對其進行維護檢修，在進行維護檢修作業時，要具有強烈的責任意識，才能有效的優化和改善信息化控制程序的參數信息。

2 ?數控車床加工精度的影響因素

2.1車刀參數誤差

要說數控車床加工技術優于傳統車床加工技術，就是因為有了計算機系統的參與，機床操作人員可以在現代化計算機技術的支持下操控數控車床加工設備進行自動化生產、處理、加工各類型的機械零部件，只要將生產程序按照既定的要求提前設置好車刀就會進入自動生產形態，但在實際的運行中經常會出現圓弧半徑的誤差，以及車刀本身產生偏角的現象，這也是導致機械零部件實際生產中軸線尺寸產生偏差的主要因素，從而使軸向尺寸隨著圓弧半徑的變化而產生正比例的改變，進而導致數值的偏差越來越大。要想使車刀的精準度得到有效地控制，技術人員就要注意在使用數控車床加工技術進行機械零部件的加工時軸向位移的方位和軸向尺寸之間的聯系，在結合生產機械零部件的實際情況的基礎上改善軸向位移的范圍，并有效地控制機械零配件的整個工序過程，同時將車床的生產程序進行編程，從而使機械零部件的加工的精度得到高效地提升。

2.2伺服系統的誤差

數控車床定位的準確性依靠的是滾珠絲杠技術，在其開始運行之前技術人員要對其定位進行了解和掌握。要想使滾珠絲杠技術發揮其最大的效能就要充分地依托伺服系統進行實現，因此一旦伺服系統出現了運行問題或者故障，就可以直接判斷為滾珠絲杠出現了傳動誤差的問題，不僅會直接導致數控車床的精準定位受到影響，同時也限制了機械零部件的精準加工，從而加工出來的產品不符合質量標準。在對數控車床加工的過程進行控制的時候，滾珠絲杠會被伺服電機系統牢牢地控制住，因此能夠在其進行正常狀態下的反方向運行時對數控車床的準確定位仍然可以提供有力的保障。但長期處于逆轉狀態必然會引起空轉的現象，從而在反向間隙環節產生嚴重的數值誤差。除此之外數控車床還會在其運行中受到外力因素的影響，而導致彈性形變，對數控車床的正常運行產生不利的影響。

2.3合理地選擇切削用量

切削用量主要由切削深度、進給量以及切削速度三部分構成，三者不是固定不變的，其變性會對數控車床加工機械零部件的精度造成一定的負面影響。數控車床整體的加工過程可以分為精車床加工階段和粗車床加工階段，精車床加工階段對加工的精度有嚴格的要求，對進給量的需求不高，但需要較高的切削速度，在這個階段要科學的設置速度可調的數值范圍和背吃刀量，降低因速度控制不當而引發的數控車床加工的機械零部件的精度差的問題;而粗車床加工階段則追求生產的效率，因此對切削速度的要求就會更高，以超負荷的背吃刀量開展加工，雖然在加工速度方面得到了很大的提高，但當其無法承載背吃刀的負荷時，極易造成刀具損壞，從而使數控車床加工機械零部件產品的精度跟著下降。

3 ?數控車床加工精度的控制策略

3.1科學地運用防止誤差法

操作人員要想使數控車床加工的精度得到科學的保障，從而使各種加工環節的誤差得到有效地避免，就要在數控車床設備運行的過程中，將防止誤差法充分與之進行有機結合，加強控制各環節誤差，并做好預防工作，同時要充分的考慮數控車床實際加工運行時的優勢和生產要求，對其采取針對性的預防誤差的有效手段，從而增強數控車床加工的精度。合理地運用防止誤差法可以有效地對數控車床正式開始運行之前的機械零部件的加工環境進行優化和改善，從而使數控車床的機械零部件加工的效率和精度得到提高。防止誤差法應用于數控車床的加工生產中，其唯一的劣勢在于增加了數控車床的機械零配件的生產成本，因此在實際的數控車床的加工過程中要將防止誤差法與其他控制方法進行聯合使用，從而達到對數控機床加工精度進行高效控制的成果。

3.2有效控制伺服系統的誤差

在對機械零部件進行實際的日常生產時，伺服系統運行的良好狀態是對數控車床機械設備順利運轉的強有力的保障，而其系統的誤差數值則直接影響著數控車床實際加工的精度。也正因為如此操作人員必須充分地意識到伺服系統誤差在機械零部件生產中的重要作用，從而采用科學的措施對其進行嚴密的控制。除此之外數控車床機械設備的設計人員在對其進行設計時，在對其主要的驅動裝置進行選擇時，要優先考慮其動態效能，只有這樣才能增強伺服系統的抗負荷性。技術人員在將伺服裝置完整的融合進數控車床的設計中之后，才可以對后續的參數信息等進行有效的控制。

3.3提升數控車床的整體設計

數控車床改善設計的程度直接和各加工環節中零部件的生產情況掛鉤，因此要想使數控車床加工技術在整個機械零配件的生產過程中的作用得到最大限度地發揮，就要在創新思想的影響下對各個加工環節進行改善、更新先進的設備部件、優化主機的構造等方面進行嚴格的控制。即可以使數控車床的自動運行的成效得以延續，使數控車床的穩定運轉得到保障，又能充分地發揮數控車床的自動化作用，減少人工的參與，從而有效地降低加工企業的成本投資。除此之外在對車床進行優化時，要充分的考慮變形應力的影響，只有使其處于平均分配的狀態才能有效地避免加工設備因外力影響而導致的變形現象，同時降低堅固度較弱的環節出現被損壞問題的概率。在對數控車床的整體設計進行改善和提升時，可以從改善熱態性能、使用結構材料、調整中心高度等方面進行。在我國目前數控車床的整體發展現狀來看，尚有需要相關技術人員對其深入挖掘和探究的空間和價值。

3.4編程法提升加工精度

在對數控車床進行機械零部件加工時，為了使緩速的單向確定點回到最早點的狀態，技術人員可以利用編程技術對數控車床進行插補作業，編程法的作用就是當數控車床加工設備在正常工作的狀態下產生的正向偏差的時候對系統進行反方向的間歇性插補，以便將偏差數據進行糾正還原，達到系統補正的目的。在開展數控車床加工作業時，還可以采用另外一種有效地解決方法，即將信息化控制系統在幾個地址中都進行儲存，但要把反方向的間歇性插補的數值信息存儲在各個軸中，這樣的益處就是當在數控車床加工機械零部件的時候，一旦系統的加工指令方面產生異變，則反方向的間歇性插補數值就會自動轉存至控制系統中，系統自行對修補數據進行讀取，而后在中央處理器的指令下完成自我修補、更正，從而達到自動清除偏差的效果，這就是編程法應用于數控車床加工中控制加精度的真正意義。

3.5定期維護檢修設備

數控車床從其本質上講還是隸屬于機械設備中的一種，不論加工技術怎樣的精密，在其進入工作狀態后都會或多或少地的出現問題或者故障，會對正常的機械零部件的加工任務造成不利的影響，同時會還會導致加工產品的精度無法得到有效地保障。因此為了使機械加工企業的利益得到最大限度地保障，就要力保數控車床加工系統的長期的、正常的運行狀態，因此就要有專業的技術人員對系統和設備進行定期的維護和檢修。一方面技術人員要結合按照既定的維護檢修的規范、制度、要求等，以及設備實際的使用狀況，對其制定詳細的維護檢修計劃，可以具體到每天每年，在每次例行維護檢修工作完成之后還要及時填寫檢修報告，并需要責任人簽字，以便追責到人的制度徹底的落實。另一方面還需要操作人員配合技術人員一起對設備進行維護，要求在此期間操作人員的實操過程也必須嚴格按照相關的規范和流程作業，以便保證數控車床設備不會受到額外的損壞。

3.6增強幾何精度控制管理

通過對數控車床加工過程的細節的控制和管理的力度的增強而實現對其加工精度的控制。在數控車床加工系統穩定運轉的過程中，要對切削速度進行嚴格的控制，以此來實現預定的加工機械零部件的精度標準。因此切削速度不可長期處于快速運行狀態，將偏振的影響降到最低，保證數控車床加工系統運行精度。在系統正常運行設備穩定運行的基礎上，充分地應用滾動形式的鋼制軌道，從而保證切削過程的順利開展，并結合軌道的鋼硬度的實際情況，將軌道的穩定性進一步加強，保證數控車床在軌道上滑動作業的流暢性和穩定性。在對數控車床的機械設備設計伊始，要對軌道進行鞏固處理，使其位置要始終保持在水平線上，降低基座和軌道之間的縫隙數值，一旦發現縫隙的存在，則必須及時采取相應的措施進行填補，從而使數控車床加工設備設計的合理性得到有效地保障，進而維持切削速度的平穩，有效提高加工的精度和減少問題或者故障發生的概率。

3.7控制和管理刀補

按照數控車床加工設備中的對刀方式的差異，主要可以分為機械內部和外部兩種類型，外部對刀可以通過刀具預調儀進行對刀，同時還可以利用試切法進行對刀。如果存在加工設備設計尚不成熟，就要立即對斷面的核心區域進行明確，并將其看作核心的對刀點，以此為依據對對刀點的范圍進行確認，而后進行適當的、合理的規劃，保證數控車床在滑行回起始點的位置時，依然能夠開展正常的對刀處理。在數控車床加工的過程中機械零部件在與刀具發生有效接觸的時候，要及時進行測量處理。并將刀補數值進行詳細的、真實的記錄，當各軸作業任務順利完成之后，可以應用試切法繼續后續的對刀作業，已達到數控車床加工精度的強化控制管理。

3.8科學調試控制

在基礎的對刀作業完成之后，還要對系統調試的進展進行重點關注，在對機械零部件開始實施加工作業之前，要將系統調試的環節進行嚴密的梳理，以便后續的調試工作的開展。要想使刀具位置得到進一步合理地設置和調整，可以通過對加工過程開展的模擬作業，并利用其中的坐標軸對刀具進一步優化，進而達到精準定位的目的。在開展實踐模擬的時候，要對數控車床加工機械零部件的每一道工序都要進行詳細地檢測，制定排除相應的問題或者事故的應急預案，確保科學調試的有效性。

結束語：

在經濟和科學技術共同不斷發展的新時代的背景下，數控車床生產技術融合了工業技術和計算機技術的優勢，相比較之下以往老舊的工業機床的生產技術和模式逐漸地退出工業發展的舞臺。隨著數控車床加工技術的不斷提升，雖然其在加工精準度的控制上有了質的飛躍，但由于數控機床隸屬于工業機械的一種，仍然有人工參與操作的環節，因此不可避免地會受到某些因素的影響，從而不利于車床生產企業的經濟效益的增長。那么就需要有專業的技術研發人員對影響數控機床加工精度的因素進行進一步的深入研究，并有針對性地應用科學的措施改善數控機床的生產精度，促進我國工業機床生產行業的持久發展。除此之外，也要對人工操作的重要性進行重點關注，機床企業內部的員工是保障企業生產和發展順利進行的基礎，同時也是最重要的組成部分之一，企業內的所有的機床生產的活動都離不開員工綜合素質和職業技能的支撐，所以機床生產企業要加強對員工定期培訓的力度和強度，提升員工工業數控生產的技能水平，從而助力企業的快速的、穩定的發展，進而為社會各行業提供質優精準的工業產品，有利于推動我國數控車床生產行業持續的、健康的發展。

參考文獻：

[1]李婷.數控車床加工精度的影響因素與控制策略[J].南方農機，2020（18）：154-155.

[2]張清郁.數控車床加工精度的影響因素及控制方法分析[J].南方農機，2019（10）：95-95.

[3]王凌.數控車床加工精度影響因素及提升方法[J].南方農機，2020（18）：158-159.

[4]時小廣.數控車床加工精度的影響因素及提高措施研究[J].科技與創新，2020（19）：128-129，131.

[5]李寧.數控車床加工精度的影響因素及提高方法分析[J].工程技術研究，2019（7）：118-119.

[6]王竹葉.數控車床加工精度的影響因素與控制策略[J].南方農機，2020（8）：173-173.

[7]賀紅曉.數控車床加工精度的影響因素分析及對策[J].科技創新與應用，2019（19）：113-113.

作者簡介：

田龍（1988.3.23—），男，遼寧省錦州市，本科，中級工程師，研究方向：機械設計制造及自動化。