數控車床加工精度的影響因素與提高策略

劉培培

（上海震旦職業學院 上海 201908）

1 引言

近些年來，我國經濟實現了快速發展，在我國經濟發展中機械裝備行業發揮了關鍵作用，在機械行業不斷發展過程中，對于機械中的各種使用零部件的精度提出了更高要求。在現代各種機械加工過程中，數控車床得到了廣泛使用，能夠對各種零部件進行加工，而且加工效率比較高。對于數控車床加工精度產生影響的主要有內因和外因兩個方面因素。其中外因有加工材料、操作人員以及加工環境等因素，內因主要有數控車床本身在編程精度以及插補精度等方面的原因。機械中各個零件的進度會對機械正常運行產生直接影響，因此，只有確保數控車床在加工中的精度，才能更好地生產零部件，進而推動我國機械行業的發展[1]。

2 對數控車床加工精度造成影響的因素

2.1 電氣伺服系統造成的影響

在使用數控車床對零件進行加工的過程中，電氣伺服系統對于車床的運行會產生直接的影響，這個系統是負責車床正常運轉工作。常見的電氣伺服系統如下圖一，此系統的準確度與加工零件精度有直接關系，在對機械中各種零件進行加工的過程中，需要重點關注的就是零部件以及刀具的位置，對于位置需要進行嚴格的控制，在這種情況下，伺服電機運轉可以實現讓滾珠絲杠進行前移或者是退后的工作，在對著這兩者進行位置的調整過程中，如果伺服驅動和滾珠絲杠其中任何一個發生了轉動的誤差問題，就會給零部件的生產精度造成很大影響，嚴重的可能會造成零件不能使用或者是失效的情況。

圖1 電氣伺服系統

2.2 切削刀具造成的影響

在數控車床的加工過程中，需要使用刀具進行零件的切削工作。刀具本身就有主偏角以及刀尖圓弧，這就容易導致使用刀具對零件進行切削時發生一定程度的誤差，但是在零件加工不斷增加的過程中，產生的這種誤差就會不斷增大。因此，在對零件進行加工時，需要將刀具與軸線這兩者之間的誤差充分考慮進來，再結合合理的編程，將刀具產生的生產誤差進行修正。除此之外，還能通過另外一種方式，就是將刀具的結構進行合理優化，目前這個階段中使用的刀具一定會出現加工方面的誤差，所以，對刀具進行設計的人員可以充分考慮刀具的構造進行合理優化，盡可能地減少加工中造成的誤差[2]。

2.3 數控軌道造成的影響

在使用數控車床進行零件加工時，對于精度造成影響的一個重要因素就是數控車床中的軌道位置，數控車床的軌道見下圖2 所示，如果出現偏差會對精度造成很大影響。在使用數控車床進行加工之前，需要將各個零件的具體位置進行精準校對以及測量，這個步驟是很關鍵的，直接決定了數控車床的加工精度，屬于必要的加工前提工作。在實際的加工過程中，一旦出現了車床軌道受到了不同程度的磨損或者是小量偏移等情況，都會對加工的零部件產生極大的影響，導致精度下降。除此之外，還有一部分是由于操作人員的失誤而造成的車床出現軌道偏移情況的發生，進而對于零件的質量產生極大的影響。

圖2 數控車床的軌道

2.4 圓整誤差造成的影響

圓整誤差具體來說就是在進行生產過程途中，進行圓軌跡或者是圓弧運動加工過程中，這種運動軌跡和實際數值之間會產生很大的誤差，對于一些數控車床來說，刀具的實際運行軌跡主要受到電機的控制，因此，步進電機產生的脈沖就會對刀具實際運動的最小距離起到決定性作用。結合圖紙對數控車床中的各種工件展開合理編程，需要充分結合圖紙的具體需求對脈沖數值進行設置，讓數值成為一個固定的鏟除。在對工件進行加工的過程中，通常情況下脈沖當量會設置成為加工中的最小位移數值，因此，在這個加工中能夠對工件大小以及精確度產生直接影響的就是脈沖個數。

2.5 編程誤差造成的影響

當技術人員結合圖紙對數控機床進行準確編程的過程中，其中會出現一些的編程誤差情況，造成這種誤差的重要原因就是數控機床里面的數學邏輯出現了問題，面對這種編程中出現誤差的情況，一般使用的解決方式就是插值法會這是將數控車床的分辨率進行提升，進而最大程度地減少誤差值，提升精準度。技術人員在進行這種誤差處理過程中，一般不會使用其他的補差程序。

3 有效提升數控車床加工精度的具體措施

3.1 制定合理解決伺服系統誤差的方案

伺服系統是數控車床中的主要組成部分，對于車床的正常運行起到了直接的影響，并且對于車床的生產精度也有著關鍵的影響，還能更好地保證各種零部件的加工質量。基于這種重要性，為了最大限度地提升伺服系統的準確性，在選取伺服系統設備的過程中需要選擇性能好的，具體的伺服系統設備有伺服電機、伺服控制單元以及伺服進給單元等等，在此基礎上，還需要不斷優化伺服的控制系統。在使用伺服系統對圓弧或者是圓環等零件進行加工時，需要對進給軸進行精確的設計，設計為開環增益，這樣可以有效地提升零部件中輪廓的加工精度。在實際的零件加工中，進給軸需要一直保持在四十五度的位置上，因為在這種傾斜角度下進行相應的加工，才能對零件的精度以及質量進行更好的保證。

3.2 合理控制數控車床的軌道精度

目前，我國的機械領域獲得了很大程度的快速發展，并且對各個零件的進度有了很高的需求，在這種情況下，給我國的數控機床等加工帶來了更大的挑戰。為了提升數控車床加工的精度，可以選擇使用斜床造型的車床機體，這樣的結構能夠起到合理降低自動的情況，并且這種結構設計使用的是封閉式的筒形構造，這種設計對于提升機床的抗扭以及抗壓方面的水平，并且還能加強數控車床在實際運行中的穩定性。對數控車床進行軌道進度的合理改善，就需要給車床里面的車座實現結構方面的優化，除此之外，還需要對軌道的機構進行相應的設計改造，數控車床一直保持在高負荷的運轉過程中，車床的軌道很容易受到震動而出現比較小的偏差或者是磨損。為了更好地避免這種情況的發生，就需要相關技術人員對床的軌道進行定期維護以及清理，而且需要對軌道正確地進行矯正。

3.3 合理減少道具偏差的主要措施

在數控車床對零件進行加工時都會使用到道具，但是刀具自身有偏圓角以及刀尖圓弧等方面的特點，在實際的加工中就會產生不同程度的誤差。因此，需要對加工中使用到的道具進行一定的處理，能夠有效降低刀具帶來誤差的主要方式有以下兩種。第一種，就是對刀具的自身結構進行一定的優化以及改進，刀具的相關設計人員需要充分了解道具自身存在的缺點，并且結合加工需求進行一定的改進，數控車床具有自動化程度很高的忒單，因此，在進行道具的配置方面，需要對使用的全部刀具都使用相同的設計準則，并且把刀具庫里面的全部刀具都進行相應的結構優化，這樣可以最大限度地降低由于道具造成的加工誤差情況。第二種，就是需要結合道具的實際特點進行誤差的計算，再結合誤差對創建誤差的修補，在實際的加工過程中，對加工中存在的各種誤差不斷進行相應修正，以此來確保實際加工中各個零件的精度。

3.4 使用編程法提升加工精密度

在使用數控車床進行加工的過程中，設備低速并且單項實現定位到插補點位置時，編程法這種方式就可以實現插補以及加工，插補加工主要是當數控設備在進行加工運轉時，一旦出現了正向偏差的情況，需要使用反向間隙插補的方式將偏差進行還原，并且把機器中的運轉系統合理地補回到正軌位置上。在使用數控車床進行加工的過程中，通常情況下會多設置一些地址儲存系統，這些系統主要是用來存儲每個軸的一些反向間隙數值。如果車床在實際運行中，出現了不正常的指令，或者是指令發生了不規則的變動時，各軸之間的反向間隙數值就會直接存儲到上面說的系統中來，這個儲存系統可以把這些反間隙值直接進行合理的讀取，這樣就能達到使用編程方法把數值進行正向的修正目的，從而消除之前的反向偏差，進而提升加工的精密度[3]。

3.5 提升相關操作人員的實際技術水平

數控車床中涉及的技術是綜合性的，因此，對于具體操作人員技術能力有很高的要求，如果技術能力不能符合實際的操作需求，可能會給數控車床的加工精度產生極大的影響，導致精度下降。基于這種現狀，需要提升操作人員的相關技術能力，提升能力主要從以下的兩個方面著手，一方面就是招聘一些專業能力比較強且有豐富工作經驗的人員進行數控車床的操作，在進行操作的過程中，需要技術人員具有讀圖紙的能力和機床的編程能力，這就需要相關操作人員具備這兩方面的能力，并且有相關的工作經驗。此外，管理人員不僅需要具有以上兩種能力，還需要具有更加專業的管理能力，并且具有一定的交流以及工作協調方面的能力，這樣可以確保加工流程中的各個環節之間實現高效合作，一旦出現什么問題可以及時溝通加以解決。另一方面，需要對現有的操作技術人員加強培訓以及考核，并且創建高效的獎罰制度，需要對操作人員比較強的員工進行獎勵，對于一些操作水平不規范的人員進行相應的處罰，獎勵或者是處罰主要都是為了讓員工提升自身對操作的重視，并且提升自己的專業能力，從而提升加工精度，更好地為我國機械領域提供服務[4-5]。

4 結語

綜上所述，數控車床在我國的機械領域發揮著關鍵的作用，數控車床具有很多的優點，自動化程度比較高且精度高。精度在數控車床中占有很重要的位置，因此，需要對車床進行技術以及自身的改進以及優化，技術人員可以從制定合理解決伺服系統誤差的方案，合理控制數控車床的軌道精度，合理減少道具偏差的主要措施，使用編程法提升加工精密度等多個方面入手，以此來提升加工精度，提升效率。