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基於數控車床加工精度的影響因素分析及應對策略探究

2019-4-28 來源：淮北工業與藝術學校作者：顧宏

摘要（yào）：隨著科學技術的不斷發展和創新，越來越多的先進技術和工藝應用到加工生產領域，促使生產效率和生產質量得到顯著提升。數（shù）控（kòng）車床作（zuò）為一種（zhǒng）前沿的加工技（jì）術，具有較（jiào）高的加工水平和精度水平，對（duì）工件質量和性（xìng）能具有決定性的影響。數控車床可通過計算機技（jì）術實（shí）現數字化控製，自動化水平較高，以其獨特的優勢被廣泛應用在機械加工領域。但是（shì），數控車床加（jiā）工工藝繁瑣，很容易受到客觀因素影響，為機械加（jiā）工埋下質量隱患。本文就數控（kòng）車（chē）床加工精（jīng）度的（de）影響因素進（jìn）行深層次探究，從多種角度（dù）來提出有效對策，以求保證加工質量和精準度（dù），以求推動（dòng）機械加工領域的發展。

關鍵詞：數控車床；加工（gōng）精度；影響因素；自動化（huà）控製

引言

數控車床作為一種先進的加工設備，在實際（jì）應用中可以帶來巨（jù）大的經濟效益和社（shè）會效益。數控車床加工中，對（duì）於（yú）產品質量的精度控製十分關鍵，尤其是自動化技術的應用，較之傳統的加工技（jì）術而言優勢（shì）較（jiào）為突出，對新時期（qī）的數控車床加工精度提出了（le）新（xīn）的要求。在數控車床加工中，編程精度、伺服精（jīng）度和插補精度直接關乎加工（gōng）精準度。此外，數（shù）控車床在生產加工中，還會受到（dào）環境、製造和材料等多（duō）種因素的影（yǐng）響，車床施工偏差如果不能得到有效的控製，將直接（jiē）影響到零件加工質量和精度，還有待（dài）進（jìn）一步完善。

1、數（shù）控車（chē）床的工作原理

數控車床作為一種機電一體化產品，在實（shí）際應用中集合了眾多的現代化技術，有助於提升加工生產效率和精準度。普通車床在零件加工（gōng）中，操作者需要結合施（shī）工圖紙來改變工件運動軌跡，新時期對（duì）工件的加工提出了更高的要求。在數控車床加（jiā）工零件中，需要充分把握工藝參數和加工（gōng）流（liú）程，通過數控語言編（biān）製（zhì）加工流程，向伺服係統發布（bù）指（zhǐ）令，實現零部件的自動化加工和製造。

2、數控車（chē）床加工精度的影響因素

數控車床（chuáng）加工過程中（zhōng），影響因素較為（wéi）多樣，而伺服控製方法（fǎ）和精度高低，將在很（hěn）大程度上（shàng）影響數控（kòng）車床加工精度，為後續的零件加工埋下安全隱患（huàn）。就數控車床加工精度來（lái）看，影響因素（sù）主要包括（kuò）以下幾個方麵：①車床幾何誤差；②車刀幾何（hé）參數誤差；③車床熱變形誤差；④伺服進給（gěi）係統誤差；⑤刀具磨損誤（wù）差。

就這些車床加工精度影響因素來看，伺服進給（gěi）係統（tǒng）誤差和車刀幾何參數誤差（chà）是常見的因素，在一定（dìng）程度上影響著部件的（de）加（jiā）工（gōng）質量。當前我國的數控車床（chuáng）加工中，主要是通過伺服（fú）電機（jī）驅動滾珠絲杠來控製加工位置，而滾珠絲杠的傳動誤差，則是影響數（shù）控車床定位精度的主要因素之一。縱觀當前我國的數控車床現狀，主要是以閉環控製係統為主。在實際作業中，如果（guǒ）伺服電機絲杠反方向（xiàng）運動（dòng），不僅會影響到零件加工精度，還會由於（yú）空隙的出現導致數控車床空轉，而這（zhè）種誤差（chà）很難避免（miǎn）[3]。受（shòu）到外（wài）部作用力的影響，運動部件可能出現彈性變形現象，加（jiā）劇數控車床誤差問題的嚴重程度，無法有效（xiào）控（kòng）製數控車床加工精準度。

數控車床在零件加工中，車刀在預設的運動軌跡來切割零件。由於車（chē）刀的偏角和圓弧半徑，在加工零件時會出現一定的尺寸偏差，而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而（ér）增加。所（suǒ）以，在零件加（jiā）工中，軸向位（wèi）移長（zhǎng）度的變化取決於軸向尺寸的調整。在數控車床（chuáng）的零件加工中，需要（yào）綜合分析軸向尺寸和位移長度，優化編製加工流程。需要注意的是，刀尖距（jù）、圓弧半徑（jìng）和零件中心高（gāo）等參數，將直接影響到零件加工精準度，而數控車床的使用（yòng）壽命同樣取（qǔ）決於對這些參數的把握，其重要性不言而喻。

3、提升數控（kòng）車（chē）床加工精度的有效（xiào）措（cuò）施

（1）優化（huà）數控車床的總體設計

在數控車床總體設計中，應該根據實際情（qíng）況（kuàng）選擇合理的生產策略，提升數（shù）控（kòng）車床製造效率和精準度。從當前我國數控（kòng）車床製造（zào）企業發展現狀來看，主要（yào）是通過自行設（shè）計主機結構，外購關（guān）鍵的功能部件，這（zhè）樣不僅可（kě）以提升加工質量，還可以有效減少加工成本。與此同時，數控（kòng）車床總體設計（jì）中需要保證變形應力均勻分配到每個部（bù）件上，這樣可以避免出現（xiàn）剛度薄弱部件，改（gǎi）善車床變形問題.。

對於數（shù）控車床結構重心的調整（zhěng），可以根據實際要求適當的（de）降低（dī）重心高（gāo）度（dù），在不（bú）影響到數控車床製造質量的同時，還可以增加擺動模態頻率。在保（bǎo）證（zhèng）結構剛度基礎上，盡可能減小結構材料用量，有效控（kòng）製機床重心。為了可以有效提升數控（kòng）車床加工精度，通過對主軸係（xì）統（tǒng）熱態特性優化設計，有助於改善傳統（tǒng）工藝中的（de）缺陷和不（bú）足，提升主軸係統設計合理性，盡可能改善主軸漂移（yí）現象，將誤差控製在合理範圍內。

（2）提升車床（chuáng）導軌幾（jǐ）何精度

數控機床在製造中，應該（gāi）對床身導軌幾何精度進一步優化，明確高（gāo）精度發展目標，優化車床（chuáng）身底座和導軌結構設計。對於全（quán）功能數控車床，可以選擇斜床身形式進行設計，通過封（fēng）閉式筒形結構（gòu），這樣可以減（jiǎn）輕自重（chóng），優（yōu）化製造（zào）工藝。通過筒形結構，促使數（shù）控機床在切削負荷下，提升床身抗彎強（qiáng）度和剛度，獲（huò）得可觀的幾何精準度。通常情況下（xià），需要綜合（hé）考慮移（yí）動速度，盡可能選擇負載能力較強的導軌，優化（huà）數（shù）控車（chē）床加工（gōng）工藝。此外，在高（gāo）負荷切削條件下，提升數控車床精度（dù），可以根據實際（jì）情況來選擇鑲鋼滑動導軌副結（jié）構。將注塑材料用螺栓安裝在鋼導軌（guǐ）上，有助於（yú）改善鋼導軌和底座導軌的間隙，優化工藝中的缺陷和不足，提升導軌加工精度，為後續加工（gōng）質量提供堅實保（bǎo）障。

（3）誤差補（bǔ）償法誤差補償法

作為一種有效的係統補償（cháng）手（shǒu）段，可以將數控車床零件加工誤差控製在合理範圍內，通過（guò）誤差補償來提升加工精度。通過現代化技術，在（zài）降低數控車床加工（gōng）偏差（chà）的（de）同時，還可以獲得高質（zhì）量和高精度的零件。采（cǎi）用半閉環伺服（fú）係統（tǒng）數控車床，受（shòu）到反向（xiàng）偏差影（yǐng）響，車床重複定位精度誤差難以得到（dào）有效控製，影響到（dào）加工零（líng）件的精度和質量。基於此，通過誤差補償法，可以將零件加工誤差控（kòng）製在合理範圍內，實現對零件加工誤差的有效補償。就當前數控車床定位（wèi）誤差來看（kàn），大多數保持在0.02 mm左右，不具備補償功能，借（jiè）助對應硬件和軟（ruǎn）件，實現（xiàn）工具（jù）的準確定（dìng）位，盡可能消除其中存在的（de）間隙。

在不影響數控車床低速單向定位的同時，有效對數控車床插補加工。而在這個過程中（zhōng），對於反向問（wèn）題，可以在確定間隙值的基礎（chǔ）上插補處理，以此來滿足零件加工需要。對於其他的數控車（chē）床，可（kě）以通（tōng）過內置多個地址，用於數據的存儲，實現軸反向間隙存儲和補償。改變車床軸運動（dòng）方向（xiàng），可以獲取反向間隙值，有效（xiào）補償坐標位移，將偏差控製在合理範圍內，提升工（gōng）件加工精度，為後續的加工活動打下堅實基礎。

（4）誤差防止法

誤差防止法是一種有效的預防方法，並非是對誤差的治理（lǐ），而是通過預（yù）防來避免誤差的（de）出現，或是將其控製在（zài）合理範圍內（nèi）。通過對機床的優化設計，綜合分析可能出現的誤差問題，盡可能將誤差控製在合理（lǐ）範圍內。諸如，根據加工需要來提升車床零部件的加工精（jīng）度，對現有車（chē）床結構進一步（bù）優化，為後續的零件加工精度和（hé）剛度提供支（zhī）持。此外（wài），還可以對（duì）加（jiā）工環境有效控製（zhì），優化加工工藝。但是需要注意的是，誤差防止法同（tóng）樣存在一定的缺（quē）陷和不足，過分的提升數（shù）控車床（chuáng）精度，不僅（jǐn）會影響到產品質量，還會增加加工成（chéng）本，不利於企業的長遠生存和發展。

4、結論

綜上所述，數控車床在生產加工中，還（hái）會受到環境、製造和材料等多（duō）種因素影響，如果未能（néng）有效控製車床施工偏差，將（jiāng）影響零件加（jiā）工質量。因（yīn）此，需要選擇合理範圍，對現有工藝進一步優化（huà），改善其中存在（zài）的缺陷和不（bú）足，提升數控車床加工（gōng）精度。

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