經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差來源分析及其對(duì)策

李侯強(qiáng)

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差來源分析及其對(duì)策

李侯強(qiáng)

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

數(shù)控機(jī)床在建造業(yè)、生產(chǎn)技術(shù)方面的運(yùn)用相當(dāng)廣泛，它能夠提高生產(chǎn)的精確性，簡便工作環(huán)節(jié)，節(jié)約工作時(shí)間。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是在普通機(jī)床數(shù)控發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新的機(jī)床加工形勢，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，它的精準(zhǔn)性更高，受困擾因素少，且技術(shù)更為先進(jìn)和突出。但是由于經(jīng)濟(jì)型機(jī)床使用的時(shí)間尚短，再加上一些無法克服的問題，使得它也存在一定的誤差。為了最大限度的減小誤差，提升系統(tǒng)運(yùn)行的精確性，本文就結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工的實(shí)際情況，簡單談?wù)勊恼`差來源，并分析它的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)狀找到有效對(duì)策避免誤差，發(fā)揮出經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢作用。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床；加工誤差；精度；走行對(duì)刀；工件定位

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國各行各業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)全面提高，制造業(yè)作為國家基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)，如何提升它的數(shù)控加工科學(xué)性，彰顯技術(shù)優(yōu)勢就成為了我們探討的重點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床與一般的加工機(jī)床相比，具有巨大的優(yōu)勢特征，其維修便利、價(jià)格低廉、適用性更強(qiáng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)零件的自動(dòng)化加工。但是在實(shí)際使用過程中，經(jīng)過調(diào)查顯示，它會(huì)受到諸多因素的影響，導(dǎo)致加工精度不準(zhǔn)確，對(duì)部分零件的加工缺少適用性，加工范圍不受約束。針對(duì)這些不足，我國制造行業(yè)在具體經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工使用的過程中，要注意誤差的控制，找到科學(xué)的方法避免誤差，從而發(fā)揮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢特點(diǎn)，使其得到長遠(yuǎn)的推廣。

一、控制系統(tǒng)誤差—開環(huán)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)誤差是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床誤差出現(xiàn)的主要原因，也是一類較為特殊的誤差現(xiàn)象，系統(tǒng)在具體運(yùn)行中沒有配備相關(guān)的檢測裝置，反饋電路不合理，也是驅(qū)動(dòng)元件在運(yùn)行中出現(xiàn)不精準(zhǔn)問題的因素。反饋裝置沒有包含在進(jìn)給系統(tǒng)之中，前向通道不能夠反饋有效信息，輸出位置誤差在一定程度上必然會(huì)出現(xiàn)。經(jīng)過系統(tǒng)的反復(fù)運(yùn)行，分析得出控制系統(tǒng)誤差一是動(dòng)態(tài)誤差，震蕩現(xiàn)象的存在會(huì)影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在頻率較低的位置單步運(yùn)行狀況突出，動(dòng)態(tài)誤差就會(huì)出現(xiàn)；二是啟停誤差，也就是控制系統(tǒng)在運(yùn)行和停止過程中出現(xiàn)的誤差，步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)和暫停中由于過度問題，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)機(jī)和控制脈相對(duì)，沖擊中就會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)停止現(xiàn)象，造成誤差問題。

想要解決這一問題，可以從多方面入手。首先，要把好元件質(zhì)量關(guān)，在滿足步進(jìn)電機(jī)需求的基礎(chǔ)上，選用步進(jìn)角度最小的機(jī)器；其次，驅(qū)動(dòng)電路要保持良好，結(jié)合步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制環(huán)節(jié)，選取最優(yōu)質(zhì)的驅(qū)動(dòng)電路完成作業(yè)；最后，要從控制原理著手，對(duì)精確度要求高的大型設(shè)備更要注意，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

二、控制系統(tǒng)誤差—閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

在位置檢測的時(shí)候，閉環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)將進(jìn)給傳動(dòng)鏈包括的所有誤差統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，對(duì)其的精確度自然要求甚高。然而，由于一些不穩(wěn)定因素的存在，調(diào)試工作難免存在不足。閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差來源于檢測裝置在安裝和制作中存在的誤差或者由于機(jī)床零件與機(jī)構(gòu)之間無法緊密契合存在的差值，導(dǎo)致測量無法安全可靠。想要減小閉環(huán)控制系統(tǒng)存在的誤差，就要盡可能的使用高精度檢測裝置，提高構(gòu)件與系統(tǒng)之間的契合度。在安裝檢測的過程中還要提升安裝水平，使兩者更好的結(jié)合。

半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)主要服務(wù)于電動(dòng)機(jī)，由于兩者在安裝時(shí)一同進(jìn)行，也可以在滾珠絲杠軸的一端安裝檢測裝置，對(duì)對(duì)角位移實(shí)施計(jì)算，提高測量的穩(wěn)定性，并通過反饋進(jìn)行控制。這樣一來，其誤差的產(chǎn)生就無可避免，滾珠絲杠帶有的螺母副與導(dǎo)軌副之間必然存在誤差。

三、程序編制誤差

程序編制誤差也可以被成為逼近誤差，它主要是指將零件最初的輪廓形狀借助于列表曲線進(jìn)行表示的過程中，其近似曲線與列表曲線互相接近的時(shí)候，方程表現(xiàn)出的形狀與零件原來的樣式之間的差異，就是程序誤差。在使用數(shù)控機(jī)床來對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，由于數(shù)控裝置之間具有互不相同的插補(bǔ)功能，所以與零件輪廓互相逼近的時(shí)候，都是選擇直線的方式進(jìn)行，有的時(shí)候則是用圓弧。直線或圓弧在馬上臨近零件輪廓曲線的時(shí)候，逼近曲線和現(xiàn)實(shí)中輪廓原來的曲線之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大差值，這就是通常所說的插補(bǔ)誤差。

四、進(jìn)給誤差

數(shù)控機(jī)床和傳動(dòng)鏈兩者之間產(chǎn)生的誤差通常被叫做進(jìn)給誤差，引起這種差值的原因較多。第一，由于時(shí)間的累積，滾珠絲杠的精確度下降，出現(xiàn)累積的螺距誤差；第二，較長時(shí)間的使用運(yùn)轉(zhuǎn)，使得滾珠絲杠與螺母支架之間一直處在受力或者受熱的狀態(tài)，引起變形問題，導(dǎo)致誤差的存在；第三，工作臺(tái)出現(xiàn)在導(dǎo)軌方面的誤差。

想要盡可能的減小這種誤差，縮小差距，可以從兩方面著手。其一，對(duì)于開環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)而言，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)累計(jì)產(chǎn)生的螺距誤差進(jìn)行控制，做好修改和補(bǔ)償工作。所以，一定要采用有效對(duì)策使用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)軸運(yùn)動(dòng)實(shí)施管理，將差值自動(dòng)考慮在內(nèi)，并且采取科學(xué)的方式進(jìn)行補(bǔ)償處理；其二，針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)鏈?zhǔn)艿酵饬τ绊懚鴮?dǎo)致的受熱問題，引發(fā)的誤差，在避免過程中要增大傳動(dòng)鏈的剛性特征，也可以減小他們之間的摩擦力，進(jìn)而避免誤差存在。

結(jié)語

總而言之，由于我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國家制造業(yè)迅猛前進(jìn)，數(shù)控機(jī)床加工形勢也出現(xiàn)了多樣化趨勢。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)階段較新的技術(shù)手段，它在使用中對(duì)技術(shù)要求嚴(yán)格，復(fù)雜度高。想要提升我國的數(shù)控加工水平，就一定要找準(zhǔn)誤差來源，分析誤差存在的原因，然后結(jié)合機(jī)械運(yùn)作的實(shí)際情況，通過日常改造、減小進(jìn)給誤差以及編程誤差等方式完善對(duì)策，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工的迅猛發(fā)展，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。

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