數控車床技術加工精度工藝優化探究

余忠忠

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，一些生產效率較低的工業設備已經被淘汰，工業市場急切需要一批高效的生產設備。而高效的生產設備與數控車床技術有著緊密聯系，因此數控車床技術的應用領域也越來越廣泛。精度作為數控車床技術的一項重要指標，密切影響著車床的正常運行。本文在分析影響數控車床精度因素的基礎上，為優化車床加工精度提供建議，為促進我國的數控車床技術更快更好發展提供參考。

Abstract： With the rapid development of China's economy， some industrial equipment with low production efficiency has been eliminated， and the industrial market urgently needs a batch of efficient production equipment. Efficient production equipment is closely related to CNC lathe technology， so the application field of CNC lathe technology is more and more extensive. Accuracy， as an important index of CNC lathe technology， closely affects the normal operation of lathe. On the basis of analyzing the factors affecting the precision of CNC lathes， this paper provides suggestions for optimizing the machining precision of lathes， and provides reference for promoting the faster and better development of CNC lathes in China.

關鍵詞：數控車床技術;加工精度;優化;探究

Key words： CNC lathe technology;machining accuracy;optimization;probe into

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0072-02

0? 引言

隨著經濟的快速發展，車床技術的運用范圍越來越廣泛。但傳統的車床技術很難滿足現代工業的發展要求，因此迫切需要一種更加先進的技術來彌補傳統車床技術的不足。數控車床技術應運而生，與傳統車床技術相比，數控車床不僅自動化程度高，并且加工精度優良，更加符合現代工業發展的需求。眾所周知，航天航空領域對于機械零件的精度要求很高，隨著數控機床被引入航空航天等領域，對其加工技術的精度要求也隨之提高。在數控機床領域里，數控車床技術應用較廣，因此本文以數控車床技術為例，通過分析影響數控車床加工精度的因素，為優化數控車床技術加工精度提供參考。

1? 數控車床概述

1.1 數控車床工作原理

數控車床是一種以傳統車床為基礎，將計算機數字化控制系統（簡稱 CNC系統）加入到傳統車床主體的一種新型車床。與傳統車床相比，數控車床不僅自動化程度較高，并且加工精度優良、加工效率較好，因此適用范圍更為廣泛。此外，數控車床與傳統車床的工作原理也存在差異，它運用數控設備描述和編織要處理的零件，接著傳送至計算機控制系統，最后進行加工。完成該過程需要使用數字傳輸設備、CNC設備、控制面板等，具體如圖1所示。

根據圖1，數控車床的具體工作流程如下：首先，操作人員要將需要加工的零件安裝在機床的卡具上，接著通過控制面板將工件加工的具體參數（形狀、尺寸、精度等）輸入數控系統中，然后在數控系統中繪制需要處理的零件的信息（刀具移動軌跡等），并通過數控裝置將上述信息轉換為代碼儲存在程序中，之后將其傳送到數控系統中，緊接著通過PLC系統將傳輸到控制系統的信息進行解碼、計算，傳輸指令至電氣回路、主軸伺服設備等其他輔助設備，最后，數控系統根據先前輸入和轉換的數據帶動機床進行操作，制造滿足需要的零件。

1.2 數控車床加工特點

與傳統車床相比，數控車床在機械零件加工方面的明顯優勢在于使用了計算機數字化控制技術。主要表現有：①數控系統有較高的精確度，確保了零件的加工質量以及操作的穩定性和一致性;②數控系統可以通過編制程序來加工復雜多樣的零件;③數控系統可以通過改變輸入程序來控制加工零件，有效減少了計算零件尺寸、評估零件形狀等時間;④由于自動化程度較高，因此數控車床的生產效率也較普通機床高出2-4倍;⑤數控車床不僅減少了工作人員的勞動強度，還增加了工作的安全性。

2? 數控車床加工精度的影響因素

由于時代的發展，人們需要更加精密的機械零件，因此提高數控車床加工精度也成為了人們密切關注的行業問題。了解影響數控車床加工精度的因素是提高其操作精度的首要工作。據研究，機床本身的因素、驅動系統的精度、刀具參數是影響數控車床操作精度的主要因素。數控車床主體的具體工作流程見圖2。

2.1 機床自身因素

對于數控車床本身而言，由于目前國內制造數控車床的廠商有很多，因此對于選材、設計、制造、安裝、檢測過程的要求也不盡相同，且存在廠家質量控制要求低等問題，直接導致了數控機床的制造過程難以按照嚴格流程進行且不能達到設計標準，甚至還存在運行穩定性差等問題。

2.2 驅動系統精度

目前，根據不同的控制系統，主要將數控車床的控制類型分為開環、閉環、半閉環三種。開環控制數控系統結構簡單、價格便宜，適用于精度要求不高的工藝流程，主要通過步進電機來控制機床的加工、進給。與之相比，半閉環和閉環控制數控系統常用于加工精度要求較高的工藝。調查顯示，在我國的民用市場中，半閉環控制數控系統的應用較廣。但由于半閉環控制數控系統的檢測元件一般安裝在伺服電機或絲桿上，因此當伺服電機帶動數控車床上的滾珠絲桿反轉時，將引起反向間隙誤差，而檢測元件又不能立刻獲取、傳輸該誤差至數控系統，因此導致了傳動誤差，對加工精度產生不良影響。

2.3 刀具參數

一般來說，主要通過數控系統控制車刀對軸（或盤）類零件表面進行加工來獲得所需的數控車床的形狀和尺寸，因此數控車刀與零件的形狀、尺寸有著密切聯系。在實際生產和使用過程中，為了提高數控車床的加工精度，就必須將數控車刀的材料、角度、切削量等參數考慮其中。此外，在實際安裝過程中，還應當把握車刀主偏角、同工件軸線高度差、刀尖過渡圓弧、車刀磨鈍標準等參數。

3? 數控車床加工精度的優化方案

3.1 選用科學合理的加工工藝

為了提高數控車床的加工精度，應當合理選用加工技術。在選擇加工工藝時，應當從以下三方面入手：首先，為了保證加工效率以及提高加工精度，應當以簡單、高效為原則，例如，在實際生產過程中選擇箱體表面的鉸孔方法時，應采取“小孔選鉸，大孔選撞”的原理，即孔小選擇鉸孔，孔大選擇撞孔的方式。鉸孔方法也是影響加工精度的重要影響因素，只有確保鉸孔方法的合理性，才能有效保證加工零件的精度;其次，在選擇加工工序時，應當考慮加工需求、工件特點等因素，并且保證在加工過程中裝夾能夠一次完成該過程。同時，在選擇工序時應堅持“集中”原則，若無法一次完成該過程，則需要減少更換刀具的次數以及改進加工方法。此外，若工件的質量要求較低，則可以選擇粗加工，反之則選精加工;最后，應當在制定加工路線時注意縮短路線，減少刀具的空程時間以及簡化無用的加工程序，增加企業的經濟收益。

3.2 誤差改進方法

改進誤差也是提高數控機床加工工藝精度的重要手段。可以采用誤差補償法來提高加工產品的精度。所謂誤差補償法就是以系統的補償功能為基礎，結合軟件和硬件，補償現有的坐標軸，以此來提升加工工件的精度。此外，還有一種反向偏差補償法。例如，當半閉環控制數控系統出現誤差時，為了消滅潛在的誤差，最好的解決方案就是使用反向偏差補償來抵消。與誤差補償法相比。反向偏差補償法最大程度地減少了零件的誤差和潛在誤差，并有效控制了數控機床加工工藝過程中的總誤差。半閉環控制數控系統的工作原理如圖3所示。當然，該方法也有弊端。它的使用成本遠遠高于誤差補償法，因此，為了考慮成本問題，應當在此基礎上加強對誤差解決方法的研究，爭取早日實現低成本、低誤差和高精度的數控機床加工過程。

3.3 對生產工藝優化處理

生產工藝也是影響數控車床加工精度的重要因素。例如，當數控車床對孔系進行加工時，加工路徑和順序的不準確會造成加工誤差。由此看來，工作人員應當密切關注孔系的加工過程，必須規范生產工序，提高設計精度，合理安排生產過程。與此同時，還要時刻注意數控車刀的運行狀態，確保其運行的穩定度，保證車刀在進行加工時處于最佳切削狀態。最后，還應當及時更換磨鈍的車刀。

4? 結語

隨著工業的發展，數控車床技術在我國工業領域發揮著越來越重要的作用。與傳統車床相比，數控車床具有相對較高的自動化程度和精度。本文在分析了數控車床的加工原理、加工特點的基礎上，發現對于數控車床技術來說，工藝精度起著決定性作用。接著探討了影響工藝精度的主要因素并提出了優化方案，為我國的數控車床技術提供了建議和參考。

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