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數控車床（chuáng）加工精度的影響因素及提高方法分析（xī）

2022-7-5 來源：江蘇財經職業技（jì）術（shù）學院作者：馮鋒

摘要：在我國，數控車床的使用率極（jí）高，且對加工精度的要求也非常高。數控車床是我國機械製造行業中比較具有代表性的應用產品。然而，在數控車床的工件加（jiā）工使用過程（chéng）中（zhōng），受多種因素的影響，其生產的（de）效率和加工的質量方麵出現了各種問題（tí）。本文以數（shù）控機床為基礎，首（shǒu）先分析了影響（xiǎng）其（qí）加工精（jīng）度的潛在（zài）原因，然後針對性的探討了（le）提高數控（kòng）車床精度的有效技術措施。希望這些措施的應用（yòng），能夠為相關工（gōng）件加工質量的提高作出（chū）有價值的貢（gòng）獻，同時也能夠更好（hǎo）的促進我國機械（xiè）加工行業的長遠發展。

關（guān）鍵詞：數（shù）控車床；工件；加工精度；影（yǐng）響因素；提高方法

0 引言

目前，在當代機械（xiè）工（gōng）業生產中，數控車床工（gōng）藝因其表現出眾而獲（huò）得了廣大用戶的認可（kě）。與此同時，用戶的（de）需求日（rì）益提（tí）高，對工件的加工精度要求也越來（lái）越高。尤其是近幾年科技興起後，帶動了高精密儀器製造技術的大量工業化生產，也引發了大量的數控車床加工誤差問題。這些問題（tí）的出（chū）現，向數控車（chē）床技術的應用發（fā）出了更大的（de）挑戰。

在（zài）機械生（shēng）產中（zhōng）不可避免的問題是（shì）誤差，而誤差的有效解決（或減小）是數控加工的重點技術工作之一。因為數控（kòng）加工（gōng）過程中的很多因素都（dōu）能夠引起誤差，直（zhí）接影（yǐng）響到加工部件的精度和質量。所以（yǐ），必須根據機械加（jiā）工的（de）實際要求，對影響因素進行有（yǒu）效分析的同（tóng）時，采取一（yī）定的措施來控（kòng）製誤差，從而（ér）提高數控車床工件的加工精度。

1 、數控車床概念（niàn）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工技術的廣泛應用，該技術按照控製原理的不同（tóng）可以分（fèn）為 3 大類，分別為：①普通數（shù）控車床加工；②點位控製數控車床加（jiā）工；③其他數控車床加工。

在具（jù）體的機械加工應用（yòng）中，數控加工技術一般用於複雜的、高質量要求的成型設計，該技術能夠實現（xiàn）用戶對高標準工（gōng）件的加工（gōng）要求（qiú）。一（yī）般的數（shù）控（kòng）車床由以下幾部分組成（chéng），分別為：

①車床控（kòng）製係統，也（yě）稱之為（wéi）配（pèi）置加工機器，主要用來控製車床；

②車床伺服驅動係統，主要（yào）完成驅動工作，數控機床通過工人控製完成工件製作的驅動（dòng）操作（zuò）；

③輔助加工係統，為數（shù）控支撐加（jiā）工提供數學計（jì）算、繪圖（tú）等輔助功（gōng）能；

④車床數控編程係（xì）統，用來控製控車床的軟件應用體係或代碼，該係統的應用可以方便工件的自動化加工。

1.2 性能指標及（jí）特點

數控車床固有的特性，使得它更加適用於加工複（fù）雜工件和某些特殊零配件，其特有的性能指標能夠讓工件實現自動（半自動（dòng））化處理加工，從而有效提高工件的加工效率。同時（shí），因（yīn）為（wéi）自動化（huà）技術的應（yīng）用，使得（dé）數控車床（chuáng）的內部體係結構更為複雜，一旦出現問題，維（wéi）修和維（wéi）護的困難係數都偏高（gāo），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（biān）程來完成（chéng）的，編程係統能夠設定具體的車床加工工作步（bù）驟（zhòu），是數控車床的關鍵性特（tè）征之一。

數控編（biān）程技術采用伺服（fú）係統（多為機器語言）語言裝置進行工件驅動工作，由工（gōng）人根據車床係統的提示信息進（jìn）行操作與加（jiā）工，使工人從繁重（chóng）的手工勞動中解放出來，大大提高了加工的效率與質量的同時，也簡化了工作人員的工作內容與（yǔ）強度。

但是，數控車床能夠提高（gāo）工件加工精度的同時，對（duì）投資成本的要求也加大了許（xǔ）多。越是精度係數和質（zhì）量要求高的（de）工件，其加工過（guò）程中使用的數控車（chē）床應用係統就越複雜，對技術人員和操作人員的專業（yè）性要求也就越強（qiáng）。簡單來說，工件質量和數控加工成本是（shì）成正（zhèng）比（bǐ）的。

2 、影響（xiǎng）數（shù）控車床精度的因（yīn）素

人們對生活需求的提高，使得機械工業對工件或是工藝品的（de）需求變高（gāo）。各行各業（yè）的發展過程中，都（dōu）離不開零部件的使用與更（gèng）新。在實際應用過程中，數控車床采用數字及文字來（lái）控（kòng）製零部件的精密加工，在有效降低手工製造出現的誤差和失誤的負麵影響下，能夠減少（shǎo）誤差係數，加大產（chǎn）品的加工精（jīng）度（dù）。數控車床的（de）具體操作（zuò）步驟如圖 1 所示。

圖 1 數控車床的操作步驟

但（dàn）對於某類單一小（xiǎo）批量工件的（半自動化）自動化加工，因為其工件形狀複（fù）雜、精度係數要求高，使得加工效果不理（lǐ）想，在精度（dù）及工藝方麵還（hái）有很大（dà）的提升空間。影響數控車床加工精度的主（zhǔ）要（yào）因素有以（yǐ）下幾點：

2.1 伺（sì）服因素的影響

伺服係統在數控（kòng）車（chē）床加工操作中，主要承擔數控車（chē）床穩定運轉操作的工作，在該係統的運作下，數控車床提供機械動力，並發揮協調（diào）控製功能。操作過程中，如果操作人員驅動係統時出現速度誤差（chà），就（jiù）會引起（qǐ）傳動誤差和（hé）其他一係列問題，導致（zhì）加工精度產生（shēng）誤差，影響最終的（de）工件質量。

2.2 導軌誤差的影響

數控車床的很（hěn）多工作都是在導（dǎo）軌上進行的，因此在工具放入導軌的過程中（zhōng），必須準確確認各個部件的最理想位（wèi）置。如果在車床機械加（jiā）工中發現導軌磨損，或是操作人員控製軌道失誤，都會引起導（dǎo）軌（guǐ）誤差，給工（gōng）件的質量造成不良的影響。

2.3 刀具參數的影響

數控車床加工任何部件都離不（bú）開車刀，但在車刀進行切削時，很多隨機問題會產生。如（rú）：

①車刀主偏角問題，當主偏角位置偏移或是主偏角偏小，都會直接影響（xiǎng）加工工件的精度係數。②刀尖外削問題，當對工件進行外圓車削時（shí），對刀具有（yǒu）更高的要求；一旦（dàn）圓弧車刀有細微偏差（chà），都會直接（jiē）影（yǐng）響工件的加工精度係數。對車削程序進行合理的編寫，並認（rèn）真（zhēn）分（fèn）析刀具軸線的偏差進而（ér）修正刀具的位置。數控車（chē）床的車（chē）刀的（de）刀尖存在圓弧半徑，還存在主偏角和工件之間高度差的問題，也會對數控車床的加工精度造成一定的影響。基於此，加工工件過程中（zhōng）必須（xū）對刀具的相關參數進行綜合參考，在編程時把誤差問題考慮到其中，從參數（shù）因素上減小潛在（zài）誤差的發（fā）生

。

2.4 逼近誤差和圓整誤差的影響

所謂逼近誤差，指的是機械控件編（biān）程時，采用數學近似算法，經過精確值的控製來逼近零件的基礎誤差，一旦精確值過低，則會影響工件的精度。所謂圓整誤差，指的是在經濟型步進電機數控車床加工中，通（tōng）過步進脈衝有效控製加（jiā）工零部件的直線位移量（liàng），其中脈衝當量是產品規格的最小單（dān）位，直接影響數控車床工件的（de）加（jiā）工精度。

當數控車床工件處於工作狀態時，當操（cāo）作到圓整（zhěng）脈衝（chōng）當量（liàng）值時，就會（huì）無法避免的產生圓整誤差。該誤差量直接影響加工部件的尺寸和規格。

3 、應對（duì）策略的探討

影響數控（kòng）車床加工精度的因素有很多，但是在數（shù）控（kòng）車床（chuáng）加工過程中，不能被這些影響因素所左右，逆來順受。必須要找出（chū）相應的（de）應對策（cè）略，針對可能出現的因素進行應對處理，從而更有效的降低誤差值，提高工（gōng）件生產（chǎn）的（de）精（jīng）度。

3.1 伺服偏差的控製

對於數控車床來說（shuō），伺服係統（tǒng）的作用最為重要，如果想降低車床加工工件的誤（wù）差，減少車床自（zì）身帶來的負麵（miàn）影響，那麽就（jiù）需要高度重視伺服係統的實際應用。為伺服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（xì）統參數。同時，在車削（xuē）加工過程中，針對直線（xiàn）工件的物理特性抑（yì）製速度誤差，能夠減（jiǎn）少速度滯後帶來的一係列問題；針對圓弧（hú）加工設置開環增益功能，提高圓弧工件的輪廓加工精（jīng）度。

3.2 數控車床性能（néng）控製

機械技術的迅速發展（zhǎn），給數控車床帶來（lái）了非（fēi）常大的影響，近年來數控車床的加工質量（liàng）及效益都得到了明顯的（de）提（tí）升。同時（shí），數（shù）控車床的性能問題也得到（dào）了越來越（yuè）多專業人士的關注。如（rú）何能夠有效提高數控車（chē）床的性能，成為專家們日常探討的問題之一。通常來說，出於提高車（chē）床的自身能方麵（miàn）考慮，可以采用斜床造型來有效提高其抗彎（wān）扭能力。

采用的標準化係數高的車刀刀具進行切割，並且為車床配備（bèi）自動換刀功能（néng），能夠有效的優化車削效果（guǒ），提高零部（bù）件的車削精度水平。以（yǐ）數控車床某軸類零件的具體加（jiā）工為例（lì），在零件進行粗加工之前，預留 1mm 刀補控製。然後，采取 2 次車床（chuáng）車削加工處理，第一次徑向進給量設置（zhì）0.5mm，進行一（yī）次細加工，一（yī）次細加工完成後，還有 0.5mm的（de）刀補，此時即可進行二次深加工，從而有效提高產（chǎn）品的精度（dù）。

經過實踐操作（zuò）表明，從粗加工到一次（cì）細加工、二次細加工，通（tōng）過三次加工的方式，能夠有效控製軸類工件（jiàn）的精度誤差。

3.3 誤差（chà）補償控（kòng）製

在進行數（shù）控加工時，考慮到逼近誤差對產品誤差率的影響，通（tōng）過對（duì）控製係（xì）統進行升級，采用數學計算公（gōng）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（bú）規（guī）則（zé）加工處理時，提高工件（jiàn）的（de）質量和精度係數（shù）。對圓整（zhěng）誤差的控製，可以通過硬件處理（lǐ）進行前期預防，也可通過軟件（jiàn）處理彌補誤差的精度值，盡量消除實際操作中（zhōng）的不確定因素（sù）影（yǐng）響。

針對需要重複定位的工（gōng）件或（huò）工藝，需要在數控加工之前，進行（háng）有效的測量誤（wù）差測算，盡（jìn）量降低（dī）測（cè）量誤差，從而為深（shēn）度精細加工提供更準確（què）的計算量，方便（biàn）後期對工件誤差精度範圍的掌控（kòng），有效提高元件生產（chǎn）效率（lǜ）及精度

。

3.4 車床的（de）維修與維（wéi）護

數（shù）控車床對加工（gōng）精度的要求極高，所以在工作過程中要做到對車床進行實時監控，一旦出現故障提示（shì）必須馬（mǎ）上進行處理，調整並優化加工（gōng）相關工作數據的安全係數，並根據反饋的錯誤信息，進行（háng）控製端定點控製與（yǔ）管理。在修複導（dǎo）軌精度的時候，使用（yòng）環保導軌塗層（céng）來提高車床導軌的耐用性能，減少因導軌物理因素引起的誤（wù）差。

同時也可（kě）以在係（xì）統（tǒng）的維護過程中，提高車床的測量（liàng）加工定位精（jīng）度，減小切（qiē）削（xuē）精度對（duì）工件質量的一係列影響。

4 、結（jié）束語

數控車床在（zài）進行工（gōng）件加工過程中，影響加工精（jīng）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（cāo）作人員必（bì）須要根據具（jù）體原因進行分析（xī），並以數（shù）控（kòng）車床為基礎，采用伺（sì）服（fú）偏差控製、性能控製及誤差補償控製等方式來完善工件的加工質量，同時定時對車床進（jìn）行維修與維護，排除潛在問題危機的影響，提高數控車床的整體性能和精度（dù）比（bǐ），從（cóng）而有效保障機械（xiè）工件的加工精度和質量，促進我國（guó）數控車床（chuáng）技術發展水平的進一步提高。

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