數(shù)控機(jī)床精度鏈設(shè)計(jì)方法研究

朱瑩

摘要 隨著社會(huì)分工的細(xì)化以及科學(xué)技術(shù)的不斷革新，各領(lǐng)域的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)產(chǎn)品的類型更加趨于精密化和復(fù)雜化，尤其是在那些航天、航海以及軍事等關(guān)鍵領(lǐng)域所需要的機(jī)械零部件更加精準(zhǔn)，技術(shù)要求也更為嚴(yán)格，而由于這部分零部件制造復(fù)雜且難度大，所以加工此類產(chǎn)品的設(shè)備需要不斷更新和調(diào)試，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)運(yùn)而生為精密化產(chǎn)品的制造提供了極大地便利，然而由于數(shù)控機(jī)床加工精度受到多方面因素的影響，所以數(shù)控機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)加工存在誤差的情形，機(jī)械制造領(lǐng)域的專家學(xué)者開(kāi)始逐漸關(guān)注和重視如何將機(jī)床運(yùn)動(dòng)的誤差予以消除或者大幅降低，進(jìn)而對(duì)加工精度予以提升。本文首先就現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的自身優(yōu)勢(shì)及其精度檢測(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，進(jìn)而對(duì)數(shù)控機(jī)床精度連設(shè)計(jì)中應(yīng)注意哪些問(wèn)題進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；精度連；設(shè)計(jì)方法；設(shè)計(jì)研究

中圖分類號(hào)TH2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）155-0073-02

數(shù)控機(jī)床隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其系統(tǒng)的控制模式也在不斷的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制模式般難以將系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特性直接予以體現(xiàn)，且不能準(zhǔn)確的描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，所以即使傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單且易于操作和控制，但是其優(yōu)勢(shì)并不能與其劣勢(shì)相抵充，因?yàn)闄C(jī)械制造產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)的是精度，所以傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)不可避免為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)誤差的情況下，其使用的范同逐漸受到限制。同時(shí)在傳統(tǒng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加劇誤差范圍的擴(kuò)大，所以這對(duì)于強(qiáng)調(diào)精度的機(jī)械制造產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是致命的打擊。因此，目前所普遍采用的數(shù)控機(jī)床越趨智能化，其不單單是一種技術(shù)的改革和創(chuàng)新，其囊括了諸如計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)械制造以及成組技術(shù)、通信技術(shù)、信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)、光電技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等多種高科技，并將多種技術(shù)經(jīng)過(guò)組合集中于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)之中^[1]。

1 數(shù)控機(jī)床自身優(yōu)勢(shì)概述

普通的機(jī)床或者專業(yè)化程度較高的自動(dòng)機(jī)床面臨精密復(fù)雜零部件的制造同樣束手無(wú)策，而企業(yè)在面臨著市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的背景下，只有革新技術(shù)才能提高生產(chǎn)效率，才能通過(guò)降低成本獲得更大的利潤(rùn)空間，數(shù)控機(jī)床作為一項(xiàng)技術(shù)革新，其不僅加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量，而且數(shù)控機(jī)床可以進(jìn)行多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，加工傳統(tǒng)機(jī)床所不能加工的復(fù)雜的零部件，不僅能提升機(jī)床的加工效率，而且也使得產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到有效保障。除此之外，利于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械制造產(chǎn)品的加工也是對(duì)勞動(dòng)者的福利，由于機(jī)床的智能化水平較高且自動(dòng)化程度高，所以可以減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)從數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生與發(fā)展的歷史可以看出，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展更加趨于高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化且功能趨于多元化^[2]。

2 數(shù)控機(jī)床精度鏈設(shè)計(jì)方法探析

2.1 數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)概述

數(shù)控機(jī)床因?yàn)樗婕暗漠a(chǎn)品均為高精端產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)絲毫差距也會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此對(duì)于數(shù)控機(jī)床在正式投入運(yùn)行之前必須要進(jìn)行精度檢測(cè)，而且在數(shù)控機(jī)床的使用過(guò)程中也要定期對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)的常用工具為檢套、檢棒、步距規(guī)、千分表、橋尺等。數(shù)控機(jī)床的精度主要包括幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度、重復(fù)定位精度以及工件精度等類型，同時(shí)不同型號(hào)的數(shù)控機(jī)床在精度檢測(cè)方面所需要的條件和要求是存在差別的。

2.2 數(shù)控機(jī)床精度鏈設(shè)計(jì)的具體方法及注意事項(xiàng)

首先，要確保數(shù)控機(jī)床的精度就必須要對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)形成有效的控制。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)較為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，加工精度是衡量數(shù)控機(jī)床是否具有良好性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其中影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素多種多樣，既包括數(shù)控機(jī)床本身存在影響精度的因素，而且還有可能受到其他因素的影響進(jìn)而出現(xiàn)誤差，例如數(shù)控機(jī)床以及工藝系統(tǒng)出現(xiàn)變形、數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)以及磨損、數(shù)控機(jī)床的刀具存在磨損等等。不過(guò)在上述各影響因素中，數(shù)控機(jī)床自身精度是一個(gè)不可忽視的重要因素。因此，在數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，應(yīng)盡量將機(jī)床的控制系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置為一個(gè)較為完整的模塊體系，爾后通過(guò)智能操作實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的指令發(fā)布和有效控制，而且對(duì)于控制系統(tǒng)與設(shè)備整體系統(tǒng)的接口處更要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出最的有效控制。

其次，要善于利用在插補(bǔ)前進(jìn)行加減速的控制。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)由于加工工藝以及加工技術(shù)的要求不同，所以對(duì)于機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度也要根據(jù)具體的加工工藝進(jìn)行適度調(diào)整，如果在運(yùn)動(dòng)中采取插補(bǔ)后加減速控制，那么機(jī)床很有可能由于速度變化過(guò)大進(jìn)而導(dǎo)致加工誤差增加，不僅違背了數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，也會(huì)給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)瑕疵。因此，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)加工過(guò)程中應(yīng)善于在插補(bǔ)前進(jìn)行譯碼，并根據(jù)時(shí)段的具體情況判斷是否需要通過(guò)插補(bǔ)加減速度，這樣不僅能使得機(jī)床加工速度的平穩(wěn)過(guò)渡，而且也是減少誤差的有效方法之一，進(jìn)而提升加工精度。

最后，對(duì)于數(shù)控機(jī)床加工精度的提升主要包括兩種較為有效的途徑，一種是在數(shù)控機(jī)床開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前，通過(guò)預(yù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)機(jī)床所存在的問(wèn)題與誤差，進(jìn)而從機(jī)床誤差產(chǎn)生的根源入手進(jìn)行該問(wèn)題的解決，這樣既能避免數(shù)控機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)誤差的可能，而且也能一次性保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。另一種途徑就是當(dāng)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生誤差之后，相關(guān)技術(shù)人員和操作人員通過(guò)對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和分析，進(jìn)而總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)機(jī)床之所以出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行查找和完善，以期在今后的數(shù)控機(jī)床加工中能夠有效對(duì)誤差進(jìn)行修正，降低機(jī)床出現(xiàn)誤差的可能，提升數(shù)控機(jī)床的加工精度。前者屬于誤差產(chǎn)生的事前預(yù)防，而后者則屬于避免誤差再次出現(xiàn)的事后預(yù)防。其中事前預(yù)防作為標(biāo)本兼治的有效途徑之一，也是提升數(shù)控機(jī)床加工精度的基礎(chǔ)性方法，所以在機(jī)械制造領(lǐng)域的各位專家認(rèn)真致力于通過(guò)改善數(shù)控機(jī)床向身的結(jié)構(gòu)、提升數(shù)控機(jī)床的剛度以及通過(guò)改善數(shù)控機(jī)床制造材料的穩(wěn)定性等方面的研究，以期能夠在數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)之初就能將其可能產(chǎn)生的誤差值縮減到最小，甚至是消除機(jī)床可能會(huì)產(chǎn)生的誤差，進(jìn)而提升機(jī)床的運(yùn)行穩(wěn)定性和精確性。

3 結(jié)論

綜上所述，數(shù)控機(jī)床的廣泛運(yùn)用為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和革新創(chuàng)造了可能并提供了條件，也為我國(guó)國(guó)內(nèi)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和繁榮提供了巨大推動(dòng)力。與此同時(shí)，數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用不僅能在宏觀上為國(guó)內(nèi)外制造業(yè)的發(fā)展構(gòu)建新的格局，改寫制造業(yè)的歷史，而且從微觀的角度而言，數(shù)控機(jī)床在實(shí)踐當(dāng)中的普遍采用還能在很大程度上提高制造產(chǎn)品的質(zhì)量，提升勞動(dòng)者的工作效率和生產(chǎn)效率，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)也能在一定程度上影響和改變我剛當(dāng)下制造業(yè)的生產(chǎn)格局和結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新生產(chǎn)管理方式。因此，在數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照機(jī)床的檢測(cè)程序進(jìn)行，而且精度的檢測(cè)需要定期進(jìn)行且每次檢測(cè)完成之后都要將相關(guān)情況進(jìn)行記錄，對(duì)于精度檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的方案予以解決，只有如此才能讓數(shù)控機(jī)床加工系統(tǒng)更加精準(zhǔn)，更好的為我國(guó)制造業(yè)的繁榮發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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