數(shù)控車床加工精度的影響因素及改進(jìn)措施

阮瓊琳

摘要：機(jī)床數(shù)控技術(shù)是一種自動控制的可編程的技術(shù)，數(shù)控車床主要是適用于精密零件的加工和批量生產(chǎn)。由于機(jī)械零件的質(zhì)量直接受到數(shù)控車床加工精度的影響，因此人們非常重視加工精度的影響因素。本文首先分析了數(shù)控車床的工作原理，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)控加工精度的影響因素進(jìn)行了分析，并提出了如何改進(jìn)數(shù)控車裝加工精度的措施。

關(guān)鍵詞：加工精度 數(shù)控車床 影響因素 改進(jìn)

作為一種機(jī)床自動控制技術(shù)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，它是提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)機(jī)械工業(yè)自動化的必經(jīng)之路。如今，數(shù)控車床已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造中，并帶來了一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。而車床自身的加工精度會直接影響到工件產(chǎn)品的外觀和品質(zhì)。通常情況下，數(shù)控車床的加工精度會受到諸多因素的影響，包括環(huán)境、檢測、安裝等等。數(shù)控加工的任何一個環(huán)節(jié)，都會直接影響到車床最終加工精度。因此，必須采取有效的控制措施，以此提高零件的加工質(zhì)量。

一、數(shù)控車床概述

回轉(zhuǎn)工件和軸類工件加工是數(shù)控車床主要的應(yīng)用，主要用于加工切斷工序、內(nèi)控和外圓等，對于加工精密零件和批量生產(chǎn)比較適合。機(jī)床數(shù)控技術(shù)是一種可編程的自動化控制技術(shù)，由字母和數(shù)字等組成。數(shù)控機(jī)床通常是由測量反饋裝置、輸出設(shè)備等組成。數(shù)控車床搜集得到的各種信息會向字符編碼和數(shù)字轉(zhuǎn)換，并統(tǒng)一被安裝在計(jì)算內(nèi)處理。在由計(jì)算機(jī)下達(dá)各種命令，由機(jī)床等執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)接收。為了順利完成加工工件，應(yīng)在此基礎(chǔ)上，完成各種加工、速度和自動控制位移量所需要的動作。

數(shù)控車床主要是由主機(jī)、數(shù)控裝置、驅(qū)動裝置等組成。相比于普通車床，其特點(diǎn)是：具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量和較高的加工精度；通過多坐標(biāo)聯(lián)動，能加工相對復(fù)雜的工件。若是要對不同的部件進(jìn)行加工，只需要調(diào)整出相應(yīng)的參數(shù)和數(shù)控程序，并且還能節(jié)約生產(chǎn)時間；數(shù)控車床還具有極高的生產(chǎn)效率和自動化程度，能夠達(dá)到普通車床的3-5倍，并使工作人員的勞動強(qiáng)度得到有效減輕；最后，由于數(shù)控機(jī)床具有較高的精密度，因此對于維修人員和操作人員的素質(zhì)，都具有較高的要求。

二、數(shù)控車床加工精度的影響因素

數(shù)控車床的加工精度主要是由伺服系統(tǒng)驅(qū)動精度和數(shù)控車床本身的機(jī)械加工精度的影響。車床熱變形誤差和車床本身的誤差，是影響數(shù)控車床加工精度的主要原因。目前比較普遍存在的原因，是以下兩個方面的因素。

（一）伺服系統(tǒng)驅(qū)動因素

通常情況下，對于現(xiàn)代數(shù)控車床來講，主要是通過伺服電機(jī)對滾珠絲杠的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)，來控制工件的位置。若是滾珠絲杠有傳動誤差出現(xiàn)，就會對車床的加工精度產(chǎn)生影響，由此會產(chǎn)生數(shù)控車床定位精度誤差。數(shù)控車床是采用半閉環(huán)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制，正常加工過程中，絲杠會有空隙的空運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)。同時，在外力作用下，數(shù)控車床的轉(zhuǎn)動和運(yùn)動會有彈力變形產(chǎn)生。同時，因?yàn)檐嚧财渌课缓图庸げ课痪哂胁煌氖芰?，會發(fā)生彈性間隙，而對加工精度產(chǎn)生直接的影響。

（二）車刀參數(shù)變化因素

在編程控制下，車刀對零件進(jìn)行切削，達(dá)到所需要的工件形狀，為數(shù)控車裝的加工過程。在加工棒料類時，其軸線尺寸會有一定的誤差存在。而這一偏差，會隨著主偏角的增大而減少，與主偏角成反比。因此，需要結(jié)合加工零件的特點(diǎn)，在對數(shù)控車床進(jìn)行編程時，充分考慮軸向尺寸的偏差規(guī)律，并且調(diào)整其相關(guān)位移長度。在編程的過程中，應(yīng)對這種影響因素進(jìn)行充分的分析和考慮。

三、數(shù)控車床加工精度的改進(jìn)措施

一直以來，學(xué)者們所研究和關(guān)注的重點(diǎn)，就是生產(chǎn)出更加精密的零件，使數(shù)控車床的加工精度進(jìn)一步提高。結(jié)合數(shù)控車床加工精度的影響因素，可通過采取以下措施，提高數(shù)控車床的加工精度。

（一）提高導(dǎo)軌幾何精度

提高加工精度和高切削速度，是數(shù)控車床發(fā)展的一種必然趨勢。由此對于車床的剛度、抗震性等，所提出的要求也越來越高。設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體方法為：在設(shè)計(jì)時數(shù)控車床采用淬硬處理后的鋼制滑動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌磨床磨削后的平面用螺釘固定，并用注塑填充物充實(shí)導(dǎo)軌與導(dǎo)軌基座之間縫隙。為了獲得較好的幾何精度，最后進(jìn)行整體磨削。而對于全功能數(shù)控車床而言，可對鑄造工藝進(jìn)行簡化，或者是將鑄件自身的重量減輕。使數(shù)控機(jī)床能具有良好的精度，即便是在復(fù)雜的切削負(fù)荷條件下，能使自身的抗彎剛度和抗紐能力提高。

（二）誤差補(bǔ)償法

為了生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，精度不高的車床可以通過誤差補(bǔ)償法加工。作為一種行之有效的手段，它是通過補(bǔ)償車床坐標(biāo)軸上存在的誤差，而使車床加工精度進(jìn)一步提升。利用誤差補(bǔ)償方式，能對高精度的零件進(jìn)行生產(chǎn)，而這個過程可由硬件或者軟件來實(shí)現(xiàn)。

（三）誤差防止法

誤差防止法是指事先預(yù)防，而不是對誤差的治理。具體是指在制造和設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床階段，通過大幅提升機(jī)械零件精度，而將可能存在的誤差最大程度的消除。例如，可通過車床結(jié)構(gòu)的改善，提升車床零部件的裝配和加工精度，而使整體剛度提升。還可合理控制機(jī)械加工環(huán)境，這些都是促進(jìn)機(jī)床精度提升的方法。但誤差方法也有一定的缺陷存在。需要昂貴的成本，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來影響。

四、結(jié)語

新的歷史時期，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛。其加工精度對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生了直接的影響，其影響因素密切關(guān)聯(lián)被加工零件的尺寸我、位置和形狀等。通常情況下，數(shù)控車床的加工精度會受到諸多因素的影響，包括環(huán)境、檢測、安裝等等。數(shù)控加工的任何一個環(huán)節(jié)，都會直接影響到車床最終加工精度。因此，必須采取有效的控制措施，以此提高零件的加工質(zhì)量。本文通過分析影響因素，提出了對現(xiàn)有數(shù)控車床的技術(shù)進(jìn)行改善的措施。提高數(shù)控車裝的加工精度，對我國數(shù)控車床的不斷進(jìn)步和發(fā)展，發(fā)揮一定的推動作用。

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