關(guān)于數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及提高方法探討

張涵

摘 要：自工業(yè)革命以后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床運(yùn)用在生活生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域中，為機(jī)械制造業(yè)的騰飛帶來了一次新的技術(shù)革命。數(shù)控技術(shù)的日漸成熟以及數(shù)控機(jī)床的廣發(fā)應(yīng)用大大推動了精密制造、超精密制造等高端加工工藝的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床使得零件的加工精度提高到了臺階。為更好的提高零件加工的質(zhì)量，分析影響機(jī)床加工的精度和改善方法尤為重要。本文將從影響加工精度的因素與提高機(jī)床加工精度兩個方面出發(fā)，主要分析了步進(jìn)電機(jī)、數(shù)控編程以及進(jìn)給系統(tǒng)對機(jī)床加工精度的影響，并且給出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：機(jī)床精度；誤差分析；誤差補(bǔ)償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.048

0 引言

隨著社會的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械在我們生活中所占的比例越來越大。在當(dāng)今社會中，各行各業(yè)都離不開機(jī)械的應(yīng)用，小到自行車的鏈條，大到航天風(fēng)機(jī)等的制造，機(jī)械在其中都起這至關(guān)重要的作用。機(jī)械使我們的生產(chǎn)生活變得更加的簡便。然而，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械應(yīng)用中不可或缺的一部分，他可以將工人在繁重的工作中解放出來，提高工人的工作環(huán)境，提高工廠的工作效率。

與傳統(tǒng)的機(jī)加工機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有顯著的優(yōu)勢，其具有自動化程度高、加工的工件精度好，柔性高等特點(diǎn)。并且數(shù)控機(jī)床操作簡便，這些優(yōu)良的特點(diǎn)使得其在當(dāng)代機(jī)加工中，尤其是對復(fù)雜零件的加工中脫穎而出。因此，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用得以迅速普及。

隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，在國內(nèi)乃至整個世界數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用變得越來越廣泛。但是于此同時，人們對各種加工工件的要求也越來越高，這使得各個工廠對數(shù)控機(jī)床的加工精度也就越來越高。為了能夠更好的提高零件的加工質(zhì)量，滿足人們對零件加工精度的要求，人類對數(shù)控機(jī)床的研究更加注重。因此，對影響機(jī)床精度的因素的研究以及對提高加工精度的方法研究就會顯得尤為重要。除原機(jī)床的幾何精度、靜動態(tài)特性、刀具的形狀誤差、機(jī)床調(diào)整及對刀誤差外，影響經(jīng)濟(jì)型機(jī)床加工的因素還有控制系統(tǒng)性能、進(jìn)給伺服系統(tǒng)性能、編程誤差等，這些都不同程度地影響機(jī)床的加工精度.

1 編程誤差對數(shù)控機(jī)床加工精度的影響及改進(jìn)

數(shù)控機(jī)床的加工和普通機(jī)床的加工有很大的差別，工件的加工精度受多方面的影響，它不僅和加工過程有關(guān)，而且與加工前的編程階段密切相關(guān)，一個工件編程的好壞與否，將會直接影響其加工質(zhì)量的好壞。由于程序編程原理自身的原因，使得編程過程中的誤差不可避免。其中編程誤差對工件的加工精度的影響主要在以下幾個方面：

1.1 編程中逼近誤差的影響

逼近誤差是由于在對零件輪廓進(jìn)行編程的過程中，采用擬合的思想。然后用近似算法逼近零件廓形而產(chǎn)生的誤差.在對零件加工編程的過程中，對于一些不規(guī)則零件處理過程中，我們可以近似對非圓曲線進(jìn)行線性分割，需要利用數(shù)學(xué)處理對非圓曲線進(jìn)行處理，。這樣我們可以用直線廓形代替曲線形成零件的廓形。然而，這樣刀具形成的廓形不可能準(zhǔn)確地與被加工廓形重復(fù)而產(chǎn)生加工誤差.如果被加工零件的廓形議程未知，編程時用列表曲線逼近，此時不能確定產(chǎn)生的逼近誤差值.

1.2 圓整誤差在編程時對加工精度的影響

用步進(jìn)電機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工時，直線位移最小值是由脈沖當(dāng)量決定的.當(dāng)我們按零件圖紙的尺寸要求進(jìn)行編程時，控制脈沖個數(shù)成為尺寸參數(shù).脈沖當(dāng)量值是尺寸的最小單位，機(jī)床可能加工的精度界限是由脈沖當(dāng)量值決定的.零件的尺寸在數(shù)學(xué)處理時只能圓整到一個脈沖當(dāng)量值，造成編程時的圓整誤差，加工零件的尺寸精度受此誤差影響.

編程誤差對機(jī)床加工精度的影響，通過減小插補(bǔ)間隙或增加機(jī)床分辨率的方法。一般不需要進(jìn)行專門軟件的補(bǔ)償。

2 機(jī)床進(jìn)給間隙對數(shù)控機(jī)床加工精度的影響及改進(jìn)方法

機(jī)床主要由五個部分組成的傳動設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動設(shè)備分貝由連軸節(jié)，減速齒輪，滾珠絲杠副以及支承軸承組成，在機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，這五個傳動設(shè)備之間會出現(xiàn)間歇，這些間隙會對數(shù)控機(jī)床的加工精度造成嚴(yán)重的影響。特別是在運(yùn)動轉(zhuǎn)換的時候，傳動件之間的間隙會變得更大，此時對數(shù)控加工精度的影響會非常劇烈。與此同時，絲杠母副的間隙還會影響絲杠的結(jié)構(gòu)剛度，最后就會在加工過程中對進(jìn)給精度造成一定的影響，從而影響工件加工精度。為了緩解這種間隙帶來的影響，我們可以將最大軸向力的1/3當(dāng)作預(yù)緊力施加在雙螺母的的滾珠絲杠內(nèi)，這樣由滾珠絲杠帶來的間隙基本可以得到消除，從而提高機(jī)床的加工精度，而且對于滾動絲杠副的使用壽命沒有絲毫影響。在機(jī)床的運(yùn)動過程中，齒輪與齒輪的嚙合也會出現(xiàn)一定的間隙，也會影響機(jī)床的加工精度，而對于這種間隙，我們可以通過提高齒輪的制造精度以及工藝來改善。具體的方法是對軸承進(jìn)行定壓預(yù)緊，這么做不緊可以提高齒輪的剛度，還可以延長齒輪的使用壽命，并且，可以很好的消除齒輪與齒輪之間的間隙。值得注意的是，為了更好的提高齒輪的加工精度，我們對軸承進(jìn)行定壓預(yù)緊時，也要考慮絲杠熱變形對間隙的影響。

3 結(jié)語

綜上所述， 影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，除了上文提到的影響因素以外，還有機(jī)床溫度，環(huán)境溫度以及編程程序處理等都會對機(jī)床加工精度造成一定的影響。一般常用的解決辦法就是同時采用誤差根源和誤差補(bǔ)償兩種辦法。盡管如此，也無法完全消除數(shù)控機(jī)床加工誤差，因此，如何進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床加工精度，仍是我們以后進(jìn)一步深入研究及探索的課題。

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