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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（yuán）：淮北工業與藝術學校作者：顧宏

摘要：隨（suí）著科學技術的不斷發展和創新，越來越（yuè）多（duō）的先進技術和工藝應（yīng）用到（dào）加（jiā）工生產領域，促使（shǐ）生產效率和生產質量得到顯（xiǎn）著提升。數控車床作為一種前（qián）沿的加工技術（shù），具有較高（gāo）的加工水平和精度（dù）水平，對工件質（zhì）量和性能具有決定性的影響。數控車床可通過計算機技術實現數字化控製，自動化水平較高，以其獨特的優勢被廣泛（fàn）應用在機械加（jiā）工領域。但是，數（shù）控車床加工工藝繁瑣，很容易（yì）受到客觀因（yīn）素影響，為機械加（jiā）工埋下質量隱患。本文（wén）就數控車床加工精度的（de）影響因素進行深層次探究，從多種角度來（lái）提出有效對策，以求保證加工質量和精準度，以（yǐ）求推動機械加（jiā）工（gōng）領域的（de）發展（zhǎn）。

關鍵詞：數（shù）控車床；加工精度；影響因素；自動化（huà）控製

引言

數控車床作為一種先（xiān）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（xiào）益。數（shù）控車床加工中，對於產品（pǐn）質量的精度控製十分關鍵，尤其是自動化技（jì）術的應（yīng）用（yòng），較之傳統的加工技（jì）術而言優勢較為突出，對新時期（qī）的數控車床加工精度提出了新的要求。在數控車床（chuáng）加工中，編程精度、伺服精度和插（chā）補精（jīng）度直接關乎加工精準度（dù）。此外，數控車床在生產加工中，還（hái）會受到環境、製造和材料（liào）等多種因素的影響，車床施工偏差如果不能得到有效的控製，將直接影響（xiǎng）到零件加工（gōng）質量和精度，還有待進一步完善。

1、數控車床的工作原理

數控（kòng）車床作為一種機電一體化產品，在實際應用中集（jí）合了（le）眾多的現代化（huà）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中，操作者需要結合施工圖紙來改變工件運動軌跡，新時期對工件（jiàn）的加工提出（chū）了更高的要求。在（zài）數控車床加工零（líng）件中，需要充分把握工藝參數和加工流程，通過數控語言編製（zhì）加工流程，向伺服係統發布（bù）指（zhǐ）令，實現零部件的自（zì）動化加（jiā）工和製造。

2、數控車床加工精度的影響因素

數控車床加工過程（chéng）中，影響因素較為多樣（yàng），而伺服控製方法和精度高低，將（jiāng）在很大程度上影響數控車床加工精度（dù），為後續的零（líng）件加工（gōng）埋下安全隱（yǐn）患。就數控車床加工精度來看，影響因素主要包括以下幾個方麵：①車床幾何誤差；②車刀幾何參數誤差（chà）；③車床熱變形誤（wù）差；④伺服進給係（xì）統誤差；⑤刀（dāo）具磨損誤差。

就這（zhè）些車床加工精度（dù）影（yǐng）響因素來看，伺服進給係（xì）統誤（wù）差（chà）和車刀幾何參數誤差是常見的因素，在一定程度上影響著部件的加工質量。當前我（wǒ）國的數控車床加工中，主要是通過伺服電機驅動滾珠絲杠來（lái）控製加工位置，而（ér）滾珠絲杠的傳動誤差（chà），則是影響數控（kòng）車床定位精度的主要因素之一。縱觀當前我國的（de）數控車床現狀，主要是（shì）以（yǐ）閉環控製係（xì）統為主。在實際作業中，如果（guǒ）伺服電機絲（sī）杠反方向運動，不僅會（huì）影響（xiǎng）到（dào）零件（jiàn）加工精（jīng）度，還會由於空隙的（de）出現導致數控車床空轉，而（ér）這種誤差很難（nán）避免[3]。受到外部作用力的影響，運動部件可能出現彈性變形（xíng）現象（xiàng），加劇數控車床（chuáng）誤差問題的嚴重程度，無法有效控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（yùn）動軌跡來切割零件。由於車刀的偏角和圓弧半徑，在加（jiā）工零件時（shí）會出現一定的尺寸偏差，而軸向（xiàng）尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加。所以，在零件加（jiā）工中，軸向位移長度（dù）的變化取決於（yú）軸向尺寸的調整。在數控車床的零件加工中，需要綜合分析軸向尺寸和（hé）位移長度，優化編製加工流程。需要（yào）注意的是，刀尖距、圓弧半徑和零件中心高等參數，將直接影響到零件加工精準度，而數控車（chē）床的使用壽命同樣（yàng）取決於對（duì）這（zhè）些參數的把握，其重要性不言而喻。

3、提升數控車床加工精度的有效措（cuò）施

（1）優化數（shù）控車床的總體設計（jì）

在數控車床總體設（shè）計中，應該根（gēn）據實際情況選擇合（hé）理的生產策略，提升數控車床製造效率和精準（zhǔn）度。從當前我國數（shù）控車床製造企業發（fā）展現狀（zhuàng）來看，主要是通過自行（háng）設計主機結構，外購關鍵的功能部（bù）件，這樣不僅可（kě）以提升加工質量，還可（kě）以有效減少加工成（chéng）本。與此同時，數控車床總體設計（jì）中需要保證變形應力均勻分配到每個部件上，這（zhè）樣可以避免出現剛度薄弱部（bù）件，改善車床變形（xíng）問題.。

對於數控車床結構重心的調整，可以根據（jù）實（shí）際要求適當的降低重心高度，在不影響到數控車床製造質量的同（tóng）時，還可以增加擺動模態頻率。在（zài）保證結構剛度基礎上，盡可能減小結構（gòu）材料用（yòng）量，有效控（kòng）製機床重心（xīn）。為了可（kě）以有效提升數控車床加工精度（dù），通（tōng）過對主軸係統熱態特性優化設計，有助於改善（shàn）傳統工藝中的（de）缺陷和不（bú）足，提（tí）升（shēng）主軸係統設計合理性，盡可能改善（shàn）主軸漂移現象，將誤差控製在合理範圍（wéi）內。

（2）提（tí）升車床導軌幾何精度

數控機床在製造中，應該對床身導軌（guǐ）幾何精度進一步優化，明確（què）高精度（dù）發展目標，優化車床身底座和導軌結構設計。對於全功（gōng）能數控車床，可以選（xuǎn）擇斜（xié）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，優化製造工藝。通過筒形結構，促（cù）使數控機（jī）床在切削負荷下，提升床身抗彎強度和剛度，獲得可觀（guān）的幾（jǐ）何精準度。通常情況下，需要綜合考慮移動速度，盡可能選擇負載能力較（jiào）強的（de）導軌，優化數（shù）控車床（chuáng）加工（gōng）工藝。此外，在高負荷切（qiē）削條件（jiàn）下，提升數控車床精度（dù），可以（yǐ）根據實際情況來選擇鑲鋼滑動導軌（guǐ）副結構。將注塑（sù）材料用螺栓安裝在鋼導軌（guǐ）上（shàng），有助（zhù）於改善鋼導軌和底座導軌的間隙，優化工藝中的（de）缺陷和不足，提升導軌加工精（jīng）度，為後續加工質量提供堅實保障。

（3）誤差補償法誤差（chà）補償法

作為一種有效的（de）係統補償手段，可以（yǐ）將數控車床零件加工誤差控製在合理範圍內，通過誤差補償來提升加工精度。通過現代化技術，在降（jiàng）低數控車床（chuáng）加工偏差的同時，還可以獲（huò）得高質量和高精度的零件。采用半閉環伺服係統數控車床，受到反向偏（piān）差影響，車床重複定位精度（dù）誤差（chà）難以得到有效控製，影響到加（jiā）工零件的精度和質量。基於（yú）此，通過誤差補償法，可以將（jiāng）零件加工誤差控製在合理範圍內，實現（xiàn）對零件加工誤差的有效補償。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，借助對應硬件和軟件，實現工具的準確定位，盡可能消除其中（zhōng）存（cún）在的（de）間隙。

在不影響數控車床低速單（dān）向定位的同時，有效對數控車床插補加工。而在（zài）這個過（guò）程中，對於反向問題，可以在確定間隙值的基礎上插補處理，以此來滿足零件加工需要。對於其他（tā）的數控車床，可（kě）以通過內置多個地址，用（yòng）於數據的存儲，實現軸反向間隙存（cún）儲和補（bǔ）償。改變車床軸運動（dòng）方向，可以獲取反向間隙值，有效補（bǔ）償（cháng）坐（zuò）標位移（yí），將偏差控製在合理範圍（wéi）內，提升工件加工精度，為後續的加工活動打（dǎ）下堅實基礎。

（4）誤（wù）差防（fáng）止法

誤差（chà）防止（zhǐ）法是一種有（yǒu）效的預防方法，並非是對誤（wù）差的治理，而是通過預防來避免誤差的（de）出現，或是（shì）將其（qí）控製在合理範圍內。通過對機床的優化設計，綜合分析可能出現的誤（wù）差問題，盡（jìn）可能將誤差控（kòng）製在合理範圍內（nèi）。諸（zhū）如，根據加工需要來提升車床零（líng）部件（jiàn）的加（jiā）工精度，對現有車床結構進一步優化，為後續的零（líng）件（jiàn）加工精（jīng）度和剛度提（tí）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（tóng）樣存在一定的（de）缺陷和不足，過分的提升（shēng）數控車床精度，不僅會影響到產品質量，還（hái）會增加加工（gōng）成本，不利於企（qǐ）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，還會受到環境、製造和材料等多種因素影響，如果未能有效控製車床施工偏差，將影響零件加工質量。因此，需要選擇合理範圍，對現有工藝進（jìn）一步優化，改善其中存在的缺陷和不足（zú），提升數控車床加工精度（dù）。

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