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數控機床（chuáng）加工精度提高技術（shù）的進展及存在的問題

2020-9-16 來源：焦作市技師學院作者：張娜

摘要：在機械加工中，很多情況下都會選擇使用數控機床來進行零部件的（de）加工，所以對數控機床（chuáng）的精度要求在逐步地提升。以實際生產情況作為出發點，重點分析（xī）數控機床（chuáng）加工精度提升的技術手段，同時分析所（suǒ）存在的缺陷和不足。

關鍵詞：數控機床；加工精度（dù）；提高技術；問題

在目前的機械加工領域內（nèi），人們對於加工精度的要求是非常高的。而對於一（yī）些超級工業（yè）強國來說，他們已經（jīng）不（bú）能滿足於精密加工的（de）要求，而逐步將高精密加工作為研究和（hé）發展的方向。當（dāng）前很多工（gōng）業發達的國（guó）家（jiā），已經（jīng）將加工的精度從微米級提升到亞納米級，甚至有些國家已經提升到納（nà）米級。對於現代數控機床（chuáng）來（lái）說（shuō），為（wéi）了能夠促（cù）進加工精度的提升，除了應該進行數控機床的基礎結構性能（néng）的提升，保證熱穩定性（xìng）滿足要求，同時還應該從係統（tǒng）軟件方麵來（lái）進行研發（fā）和應用（yòng），從而可以使得其加工精度更高，比傳統的機床（chuáng）有很大的提升。

1、提（tí）高數控機床控製精度的（de）發展情況分析

（1）提高數控機床係統控製精度：采用高速插（chā）補技術，使用微小（xiǎo）程序進（jìn）行精確控製，在連續（xù）進給中使單位精細化，在位置檢（jiǎn）測裝置上采用更高的分辨率設備，進而可以提高位置檢測精度（日本已開發裝有 106 脈衝（chōng）／轉的（de）內（nèi）藏位置檢測器的交流伺服電機（jī），其位置檢測精度可（kě）達到 0.01 μm／脈衝），位置伺服（fú）係統采用前饋控製與非線性控製等方法。

（2）采（cǎi）用誤（wù）差補償技術：采用反向間隙補償、絲杆螺（luó）距（jù）誤差補償和（hé）刀具誤（wù）差補償等技（jì）術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行（háng）綜合補償。研究表（biǎo）明，誤差補償技術在提高（gāo）數控機床精度方（fāng）麵有明顯的作用，開發潛力很大。

（3）采用網格解碼器：檢查和提高（gāo）加工中心的運動軌跡精度，並通過仿真（zhēn）預測機床的加工（gōng）精度，以保證機床（chuáng）的定位精度和重複定位精度，使其性能長期穩定（dìng），能夠在不同運（yùn）行條件下完（wán）成多種加工（gōng）任務，並保證零件的加工質量，提高總體的加工技術水平。

2、影響數控機床（chuáng）加工精度的因素分析

2.1 機床自身對加工精度（dù）的影響

（1）進給機構。滾珠絲杠是（shì）數控機床中非常重要的結構組（zǔ）成部分，其對於加工精度的（de）影響是比較直接的（de）。因為加工設備在（zài）生（shēng）產、製（zhì）造等環節中，自身就會存在一（yī）定的誤差，要想從根本上消除這些誤差，應該（gāi）有效地（dì）控製絲杠導程對係統脈（mò）衝當量的影（yǐng）響。

進給機構的機械傳動機構主要是減速齒輪、聯軸節、滾珠絲杠副、支承軸承等。這些部（bù）件在（zài）安裝（zhuāng）中會存在間隙，相互作用之下在運動中（zhōng）對精度造成過大的（de）影（yǐng）響，直接造成整個設備加工無法達（dá）到標準的要求。

(2) 編程誤差。 一是插補誤差的影響。插補運算環節，設備在運行（háng）中會存在隨機誤差，如果累計超出規定限值（zhí），就會導（dǎo）致機床的位移、定（dìng）位（wèi）都存在較大誤差，加工精度也會受到影響。二是編程逼近誤差（chà）的影響。在進行零件輪廓編程的過程中，可以選（xuǎn）擇使用列（liè）表曲線逼近的方式（shì），此（cǐ）時會導致（zhì）逼近誤差值不（bú）能有效的控製，進而導致出現加工（gōng）誤差。

2.2 氣溫和工（gōng）藝係統熱變形（xíng）對加工精度的影響（xiǎng）

（1）氣溫對（duì）加工精度的影響。 根（gēn）據自然規律分析，溫度變化極易導（dǎo）致金屬（shǔ）出現熱脹冷縮的情況，進而使得其結構尺寸發生一（yī）些微小的變化，從而（ér）在加工中產生誤差。

（2）工藝係統熱變形對加工精度的影響。在機床（chuáng）加（jiā）工（gōng）環節，因為零部件之間相互作用而摩擦生熱，造成內部的各個部件會熱傳導不平衡使工件變形，已經調（diào）整（zhěng）好（hǎo）的位置也會發生變（biàn）化，工件和刀具運行準（zhǔn）確性比較差，進而導致（zhì）加工精度難以滿足實際運行的要求。

3、數控（kòng）機床加工精度提高技術所存（cún）在的主要問題

經過大量（liàng）的研究和試驗分析，考慮（lǜ）到實際加（jiā）工中所存在的問題和不足，通過使用誤差補償技術來（lái）提升數控機床的加工精度，是非常有必要的（de），也能夠產生比較好的（de）效果，對於現代數控機床的加工有著（zhe）極為（wéi）重要的（de）意義（yì）和價值。但是結合國際上生產企業的（de）實際情況來進行（háng）分析，該技術還沒（méi）有應用到實踐中，這主要是（shì）因為還存在以下幾個方麵的問題。

（1）誤差補償技術還沒有研發出一種通用的數控機床空間建模（mó）分析方法，所以很多數學模型（xíng）都不能應用到相同型號的機床來進行分析，使得總體應用效果比較差。

（2）誤差參數識別技術還缺乏（fá）完（wán）善性，在具（jù）體的誤差識別中有著很多的（de）問題（tí）和不足。

（3）誤差補償的實現效果（guǒ）會受到硬件（jiàn）係統的（de）影響，因此導致其無法正（zhèng）常應用，技術升級效果（guǒ）比（bǐ）較（jiào）差，如果進行技術（shù）改造，則會投入較多的（de）資金（jīn）和成（chéng）本，且非常複雜。

（4）企業自身的經濟（jì）實力比較差，投入資金量也（yě）比較少，不能有效地研發出高水平的補償技術，所以也就無法直接應用到數控機床控製領域，極大（dà）地影響數控加工技術的（de）發展和進步（bù）。

（5）有些加工誤差與（yǔ）加工對象存在（zài）直接的關（guān）係，比如零部件的材質不同、材料自身存在質量缺陷或者零部件（jiàn）設計缺乏合理性，都會導（dǎo）致其加工精度（dù）受到比較大的影響。

4、結語

數控機床加工技術已（yǐ）經比較成熟，但是加工（gōng）精度方麵依然有著很（hěn）多的問題無法徹底地解決。從這個角度出發，我們需要積極地總結經驗教訓，及時發現技術方麵存在的缺陷和問題，完善技（jì）術體係，將先進的加（jiā）工精度（dù）提升技（jì）術應用到實踐中，促進數控加工工藝的發展和進步。很多廠（chǎng）家已（yǐ）經研發出高精度的數控加（jiā）工機床，如上海機床廠有限公司（sī）成功開發出（chū）具有自主知識產權的“納米數控（kòng）磨床”，為（wéi）我國數控領域的發展起到了非常大（dà）的促進作用（yòng）。在未來的發展中，相信我國數控機床技術一定會得到很大的提升，達（dá）到世界先（xiān）進水平，推動我國機械製造領域的全麵發展。

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