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數控車床加工精度影響因（yīn）素分析

2019-5-20 來源：丹東（dōng）市技（jì）師學院作者：解川一霖

摘要：隨著數控車床製作工藝和技術（shù）的不斷提高，其在機械製造業中得到了廣泛的應用，由於數控車床的精度控製直接影響著加工機械產品的精度，因此引起了業界和學術界的重視和關（guān）注。本文以數控（kòng）車床加（jiā）工精度影響因素為研究課（kè）題，首先介（jiè）紹（shào）了數控車床的工作原理和及其工作特點（diǎn），然後詳細分析了（le）數控（kòng）車床加工（gōng）精度（dù）的影響（xiǎng）因素（sù），並提出了提高數控車床加（jiā）工精（jīng）度的方法（fǎ）和措施。

關鍵詞：數控車床；加工精度；影（yǐng）響因素；方（fāng）法

1、數控車床工作原理及其工作（zuò）特點

1.1 數控車（chē）床（chuáng）的工作原理

數控車床是（shì）一（yī）種高精（jīng）度、高柔性和高效率的自動化機床，其（qí）組成部分主要包括動（dòng）力源、電子控製單（dān）元、機械（xiè）本體、伺服（fú）係統和（hé）傳感器（qì）等。其配備動力刀塔或者多刀位刀塔，加工的複雜工件包括直線圓（yuán）柱（zhù）、斜線圓柱以及各種螺紋、槽、蝸杆。其工作原理有別於普通（tōng）車床，通過對零件圖（tú）紙進行加工程序（xù）的編製，然後將編程係統輸（shū）入CNC裝置，然後CNC裝置經過大量的數據運算和處理，把命令直接傳輸給伺服係統即執行機器，執行機器根據指令要求驅動機械本體各部件加工出零件圖紙要求（qiú）的零件成品。

1.2 數控車床工作特點

數控車床相比傳統車床，有著以下幾個方麵的優越性能，第一（yī），配備的動力刀塔（tǎ）或者多刀位刀塔能夠（gòu）實（shí）現（xiàn）複雜工（gōng）件的加工製造；第二，高自（zì）動化，能夠同時完成（chéng）不同零件的加工製造，提高生產效率；第三，高精度，工作穩定性（xìng）高；第四，高精密性，對於工作人員的專業素養（yǎng）要求較高。

2、數（shù）控車（chē）床加工精度（dù）影（yǐng）響因素分析

車床的加工精度（dù）一般受材料、安裝、檢測、環境以及（jí）製造工藝等諸多方麵的影響，就其加工精（jīng）度而言，一般由車的精度、編程精度、伺服精度和插補精度組成。在數控車床加（jiā）工精度影（yǐng）響因素中，較為（wéi）常見的是伺服係統驅動誤差、車刀參數變化等方麵影（yǐng）響數控車床加工精度，當然從（cóng）數控車（chē）床加工精度的四（sì）個組成部分分析，每個組成部分出現問題都（dōu）會對數控車床（chuáng）的加工精度（dù）造成影響，如車床（chuáng）本身幾何誤差、車床輔助性（xìng）能（néng）下降等也是（shì）數控車床加工精（jīng）度失控的主要（yào）原因之一。下麵就兩種常見的影響因素進行詳細的分析：

2.1 車（chē）刀參數變化因素

數控車床的加工過程主要是在編程控製車刀對零件進行切削（xuē）達到設計圖紙標準完成的，在對棒料（liào）類進行車削加工時，由於其軸線尺寸以及車（chē）削加工的車刀本身存在主偏角和刀尖圓弧半徑會存在一定的偏差，並且這個偏差與刀尖圓弧半徑成正比，與主偏（piān）角成反比，所以在類似材料進行車床加工時，要根據加工器件的特點以及計算出來的準確誤差數據進行程序編製，修正因為車刀刀尖（jiān）圓弧半徑、主偏角（jiǎo）、刀尖與零件中心高度偏（piān）差造成數據車床加（jiā）工精（jīng）度出（chū）現的誤差。

2.2 伺服係（xì）統（tǒng）驅動因素

伺服係統驅動因素造成數控車床加（jiā）工精度出（chū）現問題，其具體過程包括數控車床的定位是有滾珠絲（sī）杠完成的，伺服係統是車床加工的驅動（dòng）中心，滾珠絲杠通過（guò）伺服係統的控製完成（chéng）指定位置的移動，而在（zài）這個移動過程中（zhōng），會出現空運轉現（xiàn）象導致的反向間隙誤差，同時，數（shù）控車床在外力作用下完成傳動狀態會出（chū）現彈性（xìng）變（biàn）形，由於機床各部位受力不（bú）均衡導致彈性間隙進而引起加工控製精度的變化。

3、提高數控車床加工精度的方法

3.1 誤差防止法

誤差防止法主要是通過優化機床的構造（zào），提前消除影響數控車床加工精度的因素，避免誤差的出現。這種事先預防的方法（fǎ）能夠很好地解決可能存在誤差源的影（yǐng）響因素，但（dàn）是誤差防止法的應用需要結合數控機床（chuáng）改造成本以及數控機床係統和部件（jiàn）升級換代等方麵的實際狀況，避免因（yīn）為對機床構造（zào）的優化（huà）加大企業的投入成本和改造不當造成的數控車床報廢和（hé）難以（yǐ）升級換代的事情發生。

3.2 誤差補償法

誤差補償法主要通（tōng）過數控係統的（de）自我補償功能，對車床坐標軸存在的（de）誤差源進行補償，這種方法既能（néng）夠通（tōng）過（guò）硬件來實現，也可以通（tōng）過軟件來完成。如針對半閉環私服係（xì）統數控車床上的車刀變化因素引起的誤差，對反向偏差進行補償，通過編（biān）程的方法，或者通過相（xiàng）應（yīng）的軟件，實現對（duì）工件和刀具的定位，減少加工零件的精度誤差（chà）。

3.3 做好數控車床的整體設計

在我國數控車床製造企業中，大多采用主機結構進行自行設計，重要功能部件（jiàn）外購，這樣能夠有效地降低車床的製造成本。因此在（zài）數控車床的整（zhěng）體設計中，一定要遵循等剛度的設計（jì）原（yuán）則，避免（miǎn）因為剛度不均衡導致的車床局（jú）部結構變形過大的事故發生；另外，數（shù）控車床主（zhǔ）軸（zhóu）係統的熱態性能的設（shè）計中，由（yóu）於車床熱誤差在製造完成後很難（nán）進行改進，因此需（xū）要（yào）在設計階段給予充分的重視，在主軸係統的設計中結合好“熱對（duì）稱”理論，講最容易出現誤差源（yuán）的（de）零件放（fàng）置在熱對稱麵上，消除因（yīn）為箱體發熱造成的零點漂移現象。

4、結語

數控車（chē）床作為一項集現代機械製造技（jì）術、自動控製技術（shù）、檢測技術、計算機信息技術於一體的機（jī）電一體化設備。其能夠加工（gōng）各種複雜工件，推動了複雜器件批量化生產的發展步伐（fá），既提高了製造（zào）企業的（de）生產效率，同時也為企業到來了巨（jù）大的經濟效益。隨（suí）著生產過程自動化的飛速發（fā）展，提高了數控車床的工作效率，相應的也對（duì）加工精度也提出了新的要求，因此，確保每個組成（chéng）部分的精度控製，熟練掌握數控（kòng）車床（chuáng）的操作技巧，才能夠保障機械器件的性能，為社會生產出性能優越（yuè）的生產（chǎn）產品和生活產品。

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