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基於數控車床加工精度的影響因素分（fèn）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：隨著科（kē）學技術的不斷發展和創新，越來越多的先進技（jì）術和工藝應用到加工（gōng）生產領域，促使生產效率和（hé）生產質量得到顯著提升。數控（kòng）車床作為一（yī）種前沿的（de）加工技術，具有較高（gāo）的加工水平和精度（dù）水平，對工（gōng）件質量和性能具有（yǒu）決定性（xìng）的影響。數控車床可通過（guò）計算機技術實現數字化（huà）控製，自動化水平較高，以其獨（dú）特的優勢被廣泛應用在機械加工領域。但是，數控車（chē）床加工工藝繁瑣，很容易受到客觀因素影響，為機械加工埋下質量隱患。本（běn）文（wén）就數控車床加工精度的（de）影響因素進行深層次探（tàn）究（jiū），從多種角度來提出有效（xiào）對策，以求保證加工質量和精（jīng）準度，以求推動（dòng）機械加工領域的發（fā）展。

關鍵詞：數控車床；加工精度；影響因素；自動化控製

引言

數控車床作為一種先進的加工設備，在實際應用中可以帶來巨大的經濟效益和社會效益。數控車床加工中，對於產品質量的精度控製十分關鍵，尤其是（shì）自動化技術（shù）的應用，較之傳統的加工技術而言優（yōu）勢較（jiào）為突出，對（duì）新時期的（de）數控車床加工精度提出了新的要求。在數控（kòng）車床加工（gōng）中，編程精度、伺服精度和（hé）插補精度直接關乎加（jiā）工精準度。此外，數控車（chē）床在生產加工中，還會受到環境、製造和材料等多種（zhǒng）因素的影響，車床施（shī）工偏差如果不（bú）能得到有效的控製，將直接影響到零件加工質量和精度，還有待進一步完善。

1、數控車床的工（gōng）作原理

數控（kòng）車床作為一（yī）種機（jī）電一體化產品，在實際應用中集合了（le）眾多的現代化技術，有助於提升（shēng）加（jiā）工生產效率（lǜ）和精準度。普通車床在零件加工中，操作者需（xū）要結合施工圖紙來改變工件運動軌（guǐ）跡，新時期對工件的加（jiā）工提出了（le）更高的要求。在數控車床加工零件中（zhōng），需要充分把握工藝參數和加工流程（chéng），通過數控語言編製加工流程，向（xiàng）伺服係統發布指令，實現零部件的自動化（huà）加工和製造。

2、數控車床加工精度的影響（xiǎng）因素

數控車床加（jiā）工過程（chéng）中，影響因素較為多樣，而伺服控（kòng）製方法和（hé）精度高低（dī），將在很大程度上影響數控車床加工精度，為後續的零件加工埋下安全（quán）隱患（huàn）。就（jiù）數控車床（chuáng）加工精度來看，影（yǐng）響因素主要包括以下幾（jǐ）個方麵：①車床幾何誤差；②車刀幾何參數誤差；③車床熱變形誤差；④伺服進給係統（tǒng）誤差（chà）；⑤刀具磨損誤差（chà）。

就這些（xiē）車床加工精度影響因素來（lái）看，伺服進給（gěi）係統誤差和車刀幾何參數誤（wù）差是常見的因素，在（zài）一定程度上影響著部件的加工（gōng）質量（liàng）。當前我國的數控車床加工中，主要是通過伺服電機驅動（dòng）滾珠絲杠來控製加（jiā）工位置（zhì），而滾珠絲杠的傳動誤差，則是影響數控車床定位精度的主要因素（sù）之一。縱觀當前我國的數（shù）控車床（chuáng）現狀，主要是以閉（bì）環控製係統為（wéi）主。在實際作業中，如（rú）果伺服電機絲杠反方向運動，不僅會影響到零件加工精度（dù），還會由於空隙的出現導致數控車床空轉，而（ér）這種誤差（chà）很難避免[3]。受到外部作（zuò）用力的影（yǐng）響（xiǎng），運（yùn）動部件（jiàn）可能出現彈性（xìng）變形現（xiàn）象，加劇數（shù）控車床誤差問題的嚴重程度，無法有效控製數控車床（chuáng）加工精準度。

數控（kòng）車（chē）床在零件加工中，車刀在（zài）預設的運動（dòng）軌跡來切割零件。由於車刀的偏角和圓弧半徑（jìng），在加工（gōng）零件時會（huì）出現一定的尺寸（cùn）偏差，而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加（jiā）。所以，在零件加工中，軸向位移長度的變化取（qǔ）決於軸向尺寸的（de）調整。在（zài）數控車床的（de）零件加工中，需要（yào）綜合（hé）分析軸向（xiàng）尺寸（cùn）和位移長度，優化編（biān）製加工流程。需要注意的是，刀尖距、圓弧半（bàn）徑和零件中心高等參數，將直接影響（xiǎng）到（dào）零件加工精準度，而數控車床的使用壽命同樣取決（jué）於對這些參數的把握，其（qí）重要性（xìng）不言（yán）而喻。

3、提升（shēng）數控（kòng）車床加工精度的有效措施

（1）優化數（shù）控車床的總（zǒng）體設計

在數控車床總體設計中，應該根據實際（jì）情況選擇合理的生產策略，提升數控車床（chuáng）製造效率和精準度。從（cóng）當（dāng）前（qián）我國數（shù）控（kòng）車床製（zhì）造企業（yè）發（fā）展現狀來看，主要是通過自行設（shè）計主機結構，外購（gòu）關鍵的功能部件，這（zhè）樣不僅可以提升加工質量（liàng），還（hái）可（kě）以有效（xiào）減少加工成本（běn）。與此同時，數控車床總體設計中需要保證變形應力（lì）均勻分配到每個部件上（shàng），這樣可以（yǐ）避免出現剛度薄（báo）弱部件，改善車床變形問題.。

對於數控車床結構重心的調整，可以根據實際要求適當的降低重（chóng）心高度，在不影響到數控車床製造質量的同時，還可以增（zēng）加擺動模態頻（pín）率。在保證結構剛度基礎上，盡可能減小結構材料用量，有效控製機床重心。為了可以有效提升數控車床加工（gōng）精度，通過對（duì）主軸係統熱態（tài）特（tè）性優化設計，有助於改善傳統工藝中的缺陷和不（bú）足，提（tí）升主軸係統設計合理性，盡可能改善主軸漂移現象，將誤差控製在合理範圍（wéi）內。

（2）提升車床導軌幾何精度

數控機床在製（zhì）造中，應該對床身導軌幾何（hé）精度進一步優化，明（míng）確高精度發展目標，優化車床身底座和導軌（guǐ）結構設計。對於全功能數控車床，可以選擇斜床身形式進行設計，通過封閉式筒形結構，這樣可以減輕自重，優化製（zhì）造工藝。通過筒形結構，促使數控機床在切削（xuē）負荷下，提升（shēng）床身抗彎強度和剛（gāng）度，獲得可觀的幾何（hé）精準度。通（tōng）常情況下，需要綜合考慮移動速度，盡可能選擇負載能力較強的（de）導軌，優化數控車床加工工藝（yì）。此外，在高負荷切削條件（jiàn）下，提升數控車床精度，可（kě）以根據（jù）實際（jì）情況來選擇鑲鋼滑動導軌副結（jié）構。將（jiāng）注（zhù）塑材料用螺栓（shuān）安裝在鋼導軌上（shàng），有助於改善鋼（gāng）導軌（guǐ）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（gōng）精度，為後續加（jiā）工質量提供堅實保障。

（3）誤差補償法誤差補償法

作為一種有效的係統補償手段（duàn），可以將數控（kòng）車床零件加工誤（wù）差控製在合理範圍內，通過誤差補償來提升加工精度。通過現代化技（jì）術，在降低（dī）數控車床加工偏差的同時，還可以獲（huò）得高質量（liàng）和（hé）高精度的零件。采用半閉環伺服係統數控車（chē）床，受到反向偏差影響，車床重複定位精（jīng）度誤差難以得到有效控製，影響到加工零件的精度（dù）和質量。基於此，通（tōng）過誤差補償（cháng）法，可以將（jiāng）零（líng）件加工誤差控製在合理範圍內，實現對零件加工誤差的有（yǒu）效補償。就當前數控車床定（dìng）位誤差來看，大多數保持在0.02 mm左右，不具備補償功能，借助對應硬（yìng）件和軟件，實現工具的準確（què）定位，盡可能消除其中存在的間隙。

在不影響（xiǎng）數控車（chē）床低速單向定（dìng）位的同時，有效（xiào）對數（shù）控車床插補加工。而在這個過（guò）程（chéng）中，對於反向問題，可以在確定（dìng）間隙值的基礎上插補處理，以此來滿足（zú）零件加工需（xū）要。對於其他的數控車床，可以通過內置多個地址，用於（yú）數據的（de）存儲，實現軸反向間隙存儲和補償。改變車床軸運動方向，可以獲取反（fǎn）向間隙值，有效補償（cháng）坐（zuò）標位移，將偏差控製在合理範圍內，提升工件加工精度，為（wéi）後（hòu）續的加工活動打下堅（jiān）實基礎。

（4）誤差（chà）防止法

誤差防止法（fǎ）是一種有效的預防方法，並非是（shì）對誤差的治理，而（ér）是通過預（yù）防來避免誤差（chà）的出現，或是將其控製在合（hé）理（lǐ）範（fàn）圍內。通過對機床的（de）優化（huà）設計，綜合分析可能出現的誤差問（wèn）題，盡可（kě）能將誤差控製在合理範圍內。諸如，根據加（jiā）工需要來提升車床零部件的加工精度，對現有車（chē）床結構進一步優化，為後續的零（líng）件加工精（jīng）度和剛度提供支持。此外，還可以對加工環境有效控製，優化加工工藝。但是需要注意的是，誤差防止法同樣存在一定的缺陷和不（bú）足，過分（fèn）的提升數（shù）控車床精度，不僅會（huì）影響到產品質量，還會增加加工成本（běn），不利於企業的長遠生存和發展（zhǎn）。

4、結論

綜上所述，數控車床（chuáng）在生產加工中，還會受（shòu）到環境、製（zhì）造和材料等多種因（yīn）素影響（xiǎng），如果未能（néng）有效控製車床（chuáng）施工偏差，將（jiāng）影響零（líng）件加工質量。因此，需（xū）要選擇合理範圍，對現（xiàn）有工（gōng）藝進一步優化，改善（shàn）其中（zhōng）存在（zài）的（de）缺陷和（hé）不足，提（tí）升數控車床（chuáng）加工精度。

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