影響數控車床加工精度因素的分析及控制方法

何承衛 徐海波

[摘 要]隨著我國加工制造業的迅猛發展，數控加工技術也越來越多應用到了各行各業。數控車床由于其加工的精密性也給企業帶來了極大的收益。近年來市場對零件的精密性和準確性要求越來越高，而為了提高零件的質量，對數控車床的加工精度的分析是有必要的。目前我國雖然在數控車床方面的發展比較快速，但是精度問題一直得不到有效的改善。內容結合對影響數控車床加工精度的因素的分析，提出了相應的控制和解決辦法。

[關鍵詞]數控車床;加工精度因素;分析及解決辦法

一、影響數控車床加工精度的因素

1.車床本身的誤差

影響數控車床的加工精度的首要因素就是機床本身，數控車床的精度設置以及數控車床生產的精確程度都會影響到車床的精度。另外幾乎所有的零件都需要經過數控車床的加工，在加工過程中由于長期使用及磨損，都會影響機床本身的精度，從而影響加工零件的精度。

2.數控車床主軸的回轉誤差

數控車床最理想的工作狀態是車床主軸在回轉過程中是不動的，即回轉中心在主軸回轉過程中不存在跳動或者偏移。但是在實際的生產中，由于主軸上的軸頸是支撐在軸承上的，軸承又在主軸箱體內，加上主軸上的其他零件，會導致軸承的支撐斷面與中心線不垂直，這樣就會影響主軸的回轉，從而影響加工精度。

3.刀具誤差

數控車床的加工過程其實是通過程序控制車刀對零件進行切削的過程，在切削零件的過程之中，車刀會因為磨損導致軸線變化，刀尖軌跡也會與理想軌跡發生偏差;刀尖圓弧的半徑越大，誤差就會越大;車刀的主偏角約大，軸線尺寸的變化又會越大。從而影響到零件的加工精度。

4.傳動系統及導軌誤差

構成數控車床的零部件以及床身本身在工作的過程中由于外力、傳動、溫度、濕度等外在因素的影響而產生彈性形變或導致零件磨損從而造成整個車床的傳動系統產生誤差。另外導軌是數控車床運行的基準，在長期的使用下也會磨損，這些都會影響到數控車床的加工精度。

二、數控車床精度控制及改進方法

1.誤差補償法

誤差補償法其實就是將軟件和硬件相結合，充分利用數控機床的補償功能對數控車床中已有的誤差進行補償的方法，是一種控制車床誤差，提高加工精度的有效方法。通過這種方法能大大減少車床產生的誤差，從而加工出精度極高的零件。

例如：對于半閉環的伺服系統，很容易產生反向偏差的問題，因此數控車床在此類系統中的運用時，就可以利用反向偏差補償法去削弱這種誤差，總的來說就是在設計以及制造的過程中對于可能產生誤差的零件和部位提高其制造精度。對沒有補償功能的車床，則需要在編程過程中進行補償，如在編程過程中使用的G41/G42指令，均可以控制刀具磨損而產生的誤差。另外在數控車床的插補程序中，也可以設置多個地址，在軸收到指令而運動時，使數控裝置讀取該軸的反向間隙值，并對原有的位移指令進行修正，使車床定位在更精確的位置從而提高車床的加工精度。

2.誤差防止法

車床在工作的過程中無可避免會產生誤差，雖然很多的誤差能夠補償，但是會大大提高生產成本，這時就可以采用誤差防止法。誤差防止法是一種提前預防的方法，在機床的設計和制造過程中采取某些辦法盡可能消除以后可能會出現的誤差源。

例如：通過提高車床的零部件的裝配精度，改用更好的原材料，設計優化車床的結構從而提高車床的剛度。還可以在加工的過程中嚴格控制環境，避免工件在裝配的過程中由于溫度過高而產生熱變形。所以，在車床工作的過程中要減少熱源，盡量減少熱量的傳遞。另外，車床的零部件的安裝都存在間隙，這些間隙在以后可能會變大，可以在制造時用最大軸向力的三分之一當作預警力加在滾動件的滾珠絲杠內來消除這些誤差。誤差防止法雖可以有效控制誤差，但是改進材料或者結構需要的成本很高，而且這種方式只能改善，并不能有效解決該問題。

3.其他控制精度的方法

以上兩種是主要的控制誤差來提高加工精度的方法，還有很多其他的方式，這些方式都是極具針對性的，一般針對于某個零部件來提高，這些方法也都有著很好的效果。

例如：可以采用更靈活、更輕便的斜床結構去代替以往復雜的鑄件整體結構，一來可以減輕車床自身的重量，二來由于斜床是封閉的桶式結構，可以提高車床的抗彎、抗扭水平，從而保證機床工作的穩定性。在零件的加工過程中，可以分開加工，遵循先粗后精，基準先行原則，并根據不同的工序及工藝要求使用不同的轉速以及切削速度，這樣不僅可以減少刀具的磨損也可以提高車床的加工效率。在編程之前，也可以先進行人工的計算，使實際需要的圓弧形刀尖軌跡換算成假象的刀尖軌跡，減少誤差。

目前，數控技術的運用越來越廣泛，數控車床的使用率越來越高，而數控車床的加工精度的高低將直接影響到所加工產品的質量，而產品的質量又關系到使用者的體驗甚至是安全。因此無論是車床的制造者還是使用者都應該重視這一點。雖說無法保證車床在加工的過程中沒有誤差，但也必須用多種方法不停嘗試，盡可能控制誤差，減小誤差帶來的影響，從而提高零件的生產質量。

參考文獻：

宋佳佳.淺談提高數控機床加工精度的方法[J].山東工業技術，2015（11）：13.

[作者單位]

深圳市龍崗職業技術學校

（編輯：司楠）