數控車床（chuáng）加工精度的影響因素及提高（gāo）方法分析
2022-7-5 來源（yuán）： 江蘇財（cái）經職業技術學院（yuàn） 作者：馮鋒
摘要： 在我國，數控車床的使用率極高，且對加工精度的要求也非常高。數控車（chē）床是我國機械製（zhì）造（zào）行（háng）業中比較（jiào）具有（yǒu）代表性的應用產品。然而（ér），在數控車床的工件加工使用過程中，受多種因素的影響，其生產的效率和加工的質量方麵出現（xiàn）了各種問題。本文以數控機床為基礎，首先分析（xī）了影響（xiǎng）其加工精度的潛（qián）在原因，然（rán）後針對性的探討了提高數控車床精度的有效技術措施。希望這些措施的應（yīng）用（yòng），能夠為相關工件加工質量的提高作出（chū）有價值的貢獻（xiàn），同時也能夠更好（hǎo）的促進我國機械加工行業（yè）的長遠發展。
關鍵詞（cí）： 數控車床（chuáng）；工件；加工（gōng）精度；影響因素；提高方（fāng）法（fǎ）
0 引言
目前，在當代機械工業生產中，數控車床工藝因其表（biǎo）現出眾而獲得了廣大（dà）用戶的認可。與此同時，用戶的需求日益提高，對工件的加工精度要求也越來越高。尤（yóu）其是近幾年科技興起後，帶動了高精（jīng）密儀器（qì）製造技術的（de）大量（liàng）工業化生產，也引發了大量的數控車床加工誤差問題。這些問題的出現，向數控車床技術的應用發出了更大的挑戰。
在機（jī）械生產中不可（kě）避免的問題是誤差，而誤差的有效解決（或減（jiǎn）小（xiǎo））是數控加工的重點技術工作（zuò）之一。因為數控加工過程中（zhōng）的很多因素都（dōu）能夠引起誤差，直接影響到加工（gōng）部（bù）件的精（jīng）度和質量。所以，必須根據機械加工的實（shí）際要求，對影響因素進行有效分（fèn）析的同時，采取一定的措施（shī）來（lái）控製誤差，從而提（tí）高數（shù）控車（chē）床工件的加工精度。
1 、數控車（chē）床概念簡述
1.1 數控車床常見分類及結構
市場經濟的興起帶動數控車床加（jiā）工技（jì）術的廣泛應用，該技術按照（zhào）控製原理的不同可以分為 3 大類，分別為（wéi）：①普（pǔ）通數控車床加工；②點位控製數控車床加工；③其他數控車床加工。
在（zài）具體的（de）機械加工（gōng）應用（yòng）中，數控加（jiā）工技術（shù）一般用於複雜的、高質量要求的成型設計，該技術能夠（gòu）實現用戶對高標準工件的加工要求。一般的數控（kòng）車床由以下（xià）幾部分組成，分別為：
①車床（chuáng）控製係（xì）統，也稱之為配置加工機器，主要用來控製車床；
②車床伺服驅動係統，主要完成驅動工作，數控機床通過工（gōng）人控製完成工件製作的（de）驅動操作；
③輔助加工係統，為數控支撐（chēng）加工提供數學計（jì）算、繪圖（tú）等輔助功能；
④車床（chuáng）數控（kòng）編程係統，用來控製控車床的（de）軟件應用體係或代碼，該係統的應用可以方（fāng）便工件的自動化加工。
1.2 性能指標及特點
數控（kòng）車（chē）床固有的（de）特性，使得（dé）它更（gèng）加適（shì）用於加（jiā）工複雜（zá）工件和某（mǒu）些特殊零配件，其特有的性能指標（biāo）能夠讓（ràng）工件實現自（zì）動（半自動）化處（chù）理加工，從而有效提高工件的加工效率。同時，因為自動化技術的（de）應用（yòng），使得數控車床（chuáng）的內部（bù）體係結構更為複雜，一旦出現問題，維修（xiū）和維護（hù）的困難係數都偏高，需要由專業人員進行相關操作。
數控車床的控製是通過數控編程來完成的，編程係統能夠（gòu）設定具體的車床加工工作步（bù）驟，是數控（kòng）車床的關鍵性特征（zhēng）之一。
數控編程技術采（cǎi）用伺服係統（多（duō）為機器語言（yán））語言裝置進行（háng）工件驅動工作（zuò），由（yóu）工人根（gēn）據車床係統的提示信（xìn）息進行操作與加工，使工人從繁重的手工勞動中解放出（chū）來，大大提高了（le）加工的效率與質量的（de）同時，也簡化了工作（zuò）人員的工（gōng）作內容與（yǔ）強度。
但是，數控車床能夠提高（gāo）工件加工精度（dù）的（de）同時，對投資成本的要求也加大了許多。越是精度係數和（hé）質量（liàng）要求高的工件，其加工過程中使用的數控車床應用係統就越複雜，對技術人員和操作（zuò）人員的專業性要求也就越強。簡單來說，工件質量（liàng）和數控加工成本是（shì）成正比的。
2 、影響（xiǎng）數（shù）控車床精度的因素
人們對生活需求的提高，使得機械（xiè）工業對工件或是工藝品的需求變高。各行各業的發展（zhǎn）過程中，都離（lí）不開零部件的使用（yòng）與更（gèng）新（xīn）。在實際應用過程中，數控車床采用數字（zì）及文字來控製零部件的精密加工，在有效降（jiàng）低手工製造出現的誤差和失誤的負麵影響下，能夠減少誤差係數，加大產品的加工精度。數控車床的具體操作步（bù）驟如圖 1 所示。
圖 1 數控車床的操（cāo）作步（bù）驟（zhòu）
但對於某類單一小批量工件的（半自動化）自動化加工，因為其工件形（xíng）狀複雜（zá）、精度係數（shù）要求高，使得加（jiā）工效（xiào）果不理想，在精度及工藝方麵還有（yǒu）很大的提升空間。影響數控車床（chuáng）加工精度的（de）主要（yào）因素有以下（xià）幾點：
2.1 伺（sì）服因（yīn）素的影響
伺服係（xì）統在數控車床加工操作中，主要承（chéng）擔數控車床穩定運轉操作的工作，在該係統的運作下，數控車床提供（gòng）機械（xiè）動力，並發揮協調控製（zhì）功能。操作過程中，如果操作人員驅動（dòng）係統時出現速度誤差，就會引起（qǐ）傳動誤差和其他一係列（liè）問（wèn）題，導（dǎo）致加工精度（dù）產生誤差，影響最終的工件質量（liàng）。
2.2 導軌誤差的影響
數控車床的很多工作都是在導軌上進行的，因此在工具放入導軌的（de）過（guò）程（chéng）中，必須準（zhǔn）確確（què）認各個部件的最理（lǐ）想位置。如果在車床（chuáng）機械加工中發現導軌磨損，或是操作（zuò）人員控製軌道（dào）失誤，都會引起（qǐ）導軌誤差，給工件的質量造成不良的影響。
2.3 刀具（jù）參（cān）數的影響
數控車床加工任何部件都離不開車刀，但在（zài）車（chē）刀進行切削時（shí），很（hěn）多隨機問題會產生（shēng）。如：
①車刀主偏角（jiǎo）問題，當主偏角位置偏（piān）移或是主（zhǔ）偏角偏小，都會直接（jiē）影響加工工件的（de）精度（dù）係（xì）數。②刀尖外削（xuē）問題，當（dāng）對（duì）工件進行外圓車削（xuē）時，對刀具有更高的要求；一旦圓弧車刀（dāo）有細微偏差，都會直接影響工（gōng）件的加工精（jīng）度係（xì）數。對車削程序進（jìn）行合理的（de）編寫，並認（rèn）真分析刀具軸線的偏差進而修正刀具的位置。數控車（chē）床的車（chē）刀（dāo）的刀尖存在圓弧半徑，還（hái）存在主偏角（jiǎo）和工件之間（jiān）高度差的問題，也會對數控車床的加工精度（dù）造成一定的影響。基於此，加工工件過程中必須對（duì）刀具（jù）的相關參數進行綜合參考，在編程時（shí）把誤差問題考（kǎo）慮到其中，從參（cān）數因素（sù）上減小潛在誤差的（de）發生
。
2.4 逼近誤（wù）差和圓整誤差的影（yǐng）響
所（suǒ）謂逼近誤差，指的（de）是機（jī）械控件編程時，采用數學近似算法，經過精（jīng）確值的控製來逼近零件的基礎誤差，一旦（dàn）精確值過低，則會影響工件的精度（dù）。所謂圓整誤差，指的是在經濟（jì）型步（bù）進電機數控車床加工中，通過步進脈（mò）衝有效控製加工零部件的直（zhí）線位移量（liàng），其（qí）中脈衝當量是產品規格的最小單位，直接影響（xiǎng）數控車床工件的（de）加工精度。
當數控車床工件處於（yú）工作狀（zhuàng）態時，當操作到圓整脈衝當量值時，就會無法避免的產生圓整誤差。該（gāi）誤（wù）差量直接影響加工部（bù）件的尺寸和規格。
3 、應對策略的（de）探討
影響數控車（chē）床加工精度的因素有很多，但是在數控車床加工過程中，不（bú）能被這些影響因（yīn）素所左右，逆來順（shùn）受。必須要找出（chū）相應的應對策略，針對可能出現的因素進行應對（duì）處理，從而更有效的降（jiàng）低誤差值，提高工件生產的精度。
3.1 伺服偏差的控製
對於數控車床來說，伺服係統的作用最為重要，如果想降低車床加工工件的誤差，減少車床（chuáng）自身帶來（lái）的負麵影響，那麽就需要高度重視伺服係統的實際應用。為伺服（fú）係統搭配高性能低功耗的驅動裝置，能夠有效的優化車（chē）床係統參數。同時（shí），在車削加工過程中，針對直線工（gōng）件的物理特性（xìng）抑製速（sù）度誤差，能夠減少（shǎo）速度滯後帶來的一係列問題；針對圓弧加工設置開環增益功能，提高圓弧工（gōng）件的（de）輪廓加工精度（dù）。
3.2 數控車床性能控（kòng）製（zhì）
機械技術的迅速發展，給數控車床帶（dài）來了（le）非常大的影響，近年來數控車床的加（jiā）工質量及效益都得到了明顯的提升。同時，數（shù）控（kòng）車床的性（xìng）能（néng）問題也得到（dào）了越來（lái）越多專業人士的關（guān）注。如何能夠有效（xiào）提高數控車床的性能，成為專家們日常探討的問題之一。通（tōng）常來說，出於提高車床的自身（shēn）能（néng）方（fāng）麵考慮（lǜ），可以采用斜床造型來有效提高（gāo）其抗（kàng）彎扭能力（lì）。
采用的標準化係數高的車刀刀具（jù）進行切（qiē）割（gē），並且為車床配備自動（dòng）換刀功能，能夠有效的優化車削效果，提高零部件的車削精度（dù）水平（píng）。以數控車床某軸類零件的具體加工為例（lì），在零件（jiàn）進行粗加工之前，預留（liú） 1mm 刀補控製。然後，采取 2 次車床車削加工處理，第一次徑向進給量設（shè）置0.5mm，進行一次（cì）細（xì）加工，一次細（xì）加（jiā）工完成後，還有 0.5mm的刀補，此時即可（kě）進（jìn）行二次深加工，從而有效提高產（chǎn）品（pǐn）的精度。
經過實踐操作表明（míng），從粗加工到一次細加工、二次細加工，通過三（sān）次加工的方（fāng）式，能夠有效控製軸類（lèi）工件的精度誤差。
3.3 誤差補（bǔ）償控製
在進行數控加工（gōng）時，考慮到逼近誤差對（duì）產品誤（wù）差率的影響，通過（guò）對（duì）控製係統進行升級，采用數學計算公式及原理勾勒工件廓形，提高精度係數，減少逼近誤差，從而保障工件在進行不規則加工處理時，提高工件的質量和精度係數。對圓整誤（wù）差的控製，可以通過硬件處理進行前期預防，也可通過軟件處理彌補（bǔ）誤差的（de）精度（dù）值，盡量消除實際操作中的不（bú）確定因素影響。
針對需要重複定位的工件或工藝，需要在數控加工之前（qián），進（jìn）行有效的測量誤差測（cè）算（suàn），盡量降低測量誤差，從而為深度精細加工提（tí）供更準確的（de）計算量，方便後期對工（gōng）件（jiàn）誤差精度範圍的掌控，有效提高元件生產效率及精（jīng）度
。
3.4 車床的維修（xiū）與維護
數控車床對加工精度的要求極（jí）高，所以（yǐ）在工作過程中要（yào）做到（dào）對車床進行實時監控，一旦出現故（gù）障提示（shì）必須馬上進行處理，調整並優化加工相（xiàng）關工作數據的安全係數（shù），並根據反饋的錯誤信息，進行控製端定點控製與管理。在修複導軌精度的時候，使用環保導軌塗層來提高車床（chuáng）導軌（guǐ）的耐用性能，減少因導軌物理因素引起的（de）誤差（chà）。
同時也可以在係統的維護過程（chéng）中，提高車床的測量加工定位精度，減小切削精度對工件質量的一係列影響。
4 、結束語
數控車床在進行工件加工過程中，影響加工精度的原因種類有多種，並且因為其影響程度不同，產生的誤差效果也不一樣。所以，操作人員必須要根據具體原因進行分析，並（bìng）以數控車（chē）床（chuáng）為基礎，采用伺服偏差控製、性（xìng）能控製（zhì）及誤差補（bǔ）償控製等方式來完善工件的加工質量，同時（shí）定時對車床進行維修與維護，排除潛在問題（tí）危機的（de）影響，提高數控車床的（de）整體性能和精度比，從（cóng）而有效保障機械工件的加工精度和質量（liàng），促進我國數控車床技（jì）術發展水平的進一步提（tí）高。
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