數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)的進展及其存在的問題分析

胡慧

摘要：在當(dāng)今社會科技發(fā)展的浪潮中，機器機械的地位越來越重要，而加工精密度是影響機器機械制造的關(guān)鍵因素，而數(shù)控機床更是當(dāng)今機床生產(chǎn)中的主流。本文主要針對數(shù)控機床加工精密度提高技術(shù)的進展及其存在的問題進行分析，來了解當(dāng)今數(shù)控機床、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；加工精密度；發(fā)展；存在的問題；解決辦法

引言：

機械是我們當(dāng)今生活中不可缺少的物品，農(nóng)用機械、工業(yè)機械、家用機械等機械工具已經(jīng)融入到了我們的生活之中，而隨著生活質(zhì)量的提高和科技水平的飛躍，我們對于機械的質(zhì)量、精密度、實用性的要求已經(jīng)有了一個質(zhì)的飛躍，所以對于制造機械的數(shù)控機床的加工精密度的要求必定更加嚴格。針對新時代對于機床加工技術(shù)的新要求，為了更好的推動數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)的發(fā)展，就要對數(shù)控機床加工精密度提高技術(shù)的進展進行總結(jié)，并對這當(dāng)中所遇到的問題進行簡略的分析。

1、數(shù)控機床加工精密度提高技術(shù)的進展：

數(shù)控機床系統(tǒng)性誤差和隨機誤差都是影響數(shù)控機床加工密度的重要因素，而這種誤差產(chǎn)生的原因有很多且大多是無法避免的，比如：在機床的進行原始制造的過程中，管控系統(tǒng)和機床的運行產(chǎn)生的熱變形，在切削作業(yè)的過程中對于機床的負荷、機床共振、環(huán)境條件不好等等這些因素都會導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，而目前能夠有效的控制誤差，使之能夠在一個合理的范圍內(nèi)，不影響到機械的使用的辦法有：誤差防止法和誤差補償法。[1]

1.1誤差防止法

誤差防止法簡單來說就是防止一些可以避免的誤差的產(chǎn)生，具體方法就是通過人為的設(shè)計和制造方式，比如說合理設(shè)計機床、零件、以及提高機床配置的標(biāo)準(zhǔn)等做法減少常見的、可通過人為的努力避免的誤差源，來達到減小、減緩、甚至消滅誤差的目的；這種方法在數(shù)控機床的工作過程中可以有效控制機床內(nèi)部的升溫情況，使溫度達到一個合理的水平，從而降低誤差源。誤差防止法是保護數(shù)控機床加工精密度的基本方法，但是該方法很難完全避免熱變形所產(chǎn)生的誤差，而且這種方法還受到零配件質(zhì)量的影響，所以這種方法的實際應(yīng)用并不廣泛，其技術(shù)措施主要有以下幾個方面：

其一，熱變形誤差防止法；熱變形是導(dǎo)致誤差發(fā)生的主要因素之一；隨著機床精密度的提高，由于熱變形導(dǎo)致的失誤概率也越來越高，特別是在超精密零件加工的過程中，由于零件本身體積小，這時如果由于馬達、軸承、傳動件、液壓系統(tǒng)的機床的相關(guān)熱源而引起相關(guān)部件發(fā)熱產(chǎn)生誤差，哪怕是一點點，在超精密零件中的體現(xiàn)都會尤為明顯。所以控制熱變形產(chǎn)生的誤差就變得尤為重要，目前我們主要是從降低機床熱源、控制熱源的傳遞等方面對數(shù)控機床進行改造，并用熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)來將熱變形發(fā)生的機率降到最低。

其二，尺寸誤差幾何誤差防止；這個方法主要應(yīng)用在機床生產(chǎn)到發(fā)展的過程中，這種方法至通過控制在機床生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的缺陷來控制機床之后產(chǎn)生的誤差情況。這種缺陷一般都是由于在機床制造過程中零件的配置不合理，隨著機床的運作，這種零件上的誤差會越來越大，從而導(dǎo)致零件變形，最后的結(jié)果就是機床的精密度下降，所以為了控制這種誤差的產(chǎn)生，在一開始機床生產(chǎn)時，對于機床零件的配合就要非常合理，加大對部件安裝的研究，多多引進新興科技來檢測零部件的配合度，從而有效降低配合誤差。

其三，振動及環(huán)境誤差防止；這個方法主要是防止機床內(nèi)部、外部震動和控制機床室內(nèi)的溫度、空氣濕度的方法來減小機床可能產(chǎn)生的誤差，這種方法主要應(yīng)用于超精密儀器的加工，這種對于精密度要求非常高的儀器加工。

誤差防止方法除了以上闡述的方法之外還有伺候誤差防止、以及檢測誤差防止等幾個方面。

1.2誤差補償法

誤差補償法即通過按照既定的數(shù)值進行補償，簡單點來說就是人為制造一個新的誤差來補償或消弱當(dāng)前的誤差，就像是負負得正這樣的原理，對于當(dāng)前產(chǎn)生的原始誤差，通過統(tǒng)計、分析、計算、推敲、建立物理模型等方法，建立產(chǎn)生一個新的誤差，從而抵消或者緩和原來的那個誤差，需要注意的是，要盡量讓這個新的誤差和原來的那個誤差的數(shù)值相等，方向相反，從而減少加工誤差，提高零件的精密度。誤差元素檢測、建立模型和誤差補償、控制是數(shù)控誤差補償法的關(guān)鍵因素，其主要有以下幾個方法：[2]

其一，誤差直接補償法；這個是指用插值的方法直接求得需要補償?shù)臄?shù)值，從而進行誤差修正，但這種方法要求建立和補償時一致的絕對測量坐標(biāo)系。對于數(shù)字的精準(zhǔn)性有很高的要求。

其二，單項誤差合成補償法；這種方法是以誤差合成公式為理論依據(jù)，通過人為直接測量，測得機床的各項原始誤差值通過誤差合成公式計算需要補償?shù)臄?shù)值，從而事先對于機床的誤差補償；這個方法對于測量的精準(zhǔn)度要求也非常的嚴格。因為如果測量的原始誤差值就是有誤差的話，最后計算出來的數(shù)據(jù)可靠性也就不高了。

2、存在的問題及分析

研究人員通過一系列的研究發(fā)現(xiàn)，通過使用誤差補償技術(shù)提高機床精密度，這一舉措在數(shù)控機床加工精密度應(yīng)用上的意義是十分重大的。他包含了以下重要意義：第一，降低了在儀器制造上的成本，最重要的是他還是在提高了加工精密度的基礎(chǔ)上，降低成本，給制造廠商帶去了極大的經(jīng)濟效益；第二，用誤差補償技術(shù)可以解決完全憑靠技術(shù)無法達到的精度水平，或者說，如果要靠技術(shù)需要花費很大的代價才能達到的精密水平，通過誤差補償法可以比較輕松又不耗費太多的金錢達到目的。但是，雖說誤差補償法能滿足生產(chǎn)商降成本，提質(zhì)量的要求，可這項技術(shù)卻并沒有被廣大企業(yè)所運用，歸根結(jié)底，還是由于以下幾個方面的影響：

首先，誤差補償法應(yīng)用的對象過于單一，缺少程式化的、通用的建模方法，數(shù)學(xué)模型無法適用所有機型；誤差參數(shù)的辨識度不高，無法快速、準(zhǔn)確的辨識誤差。

其次，誤差補償技術(shù)的應(yīng)用體系建立不完全；因此必須加大研究投入，盡快建立應(yīng)對不同機床，不同被加工對象的誤差模型，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品建立最有效、最及時最準(zhǔn)確的誤差模型。

但是，我們也不必悲觀，由于通過誤差補償技術(shù)來提高機床精確度在目前是比較實用的手段，而且也越來越受到企業(yè)和制造者的重視，隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們對于精密度的要求越來越高，熱誤差補償也變的至關(guān)重要。不過對于這一變化，數(shù)控行業(yè)要有一個清晰的認識，不能拘泥于自己已經(jīng)取得的成績，要不斷的開拓創(chuàng)新，取長補短，多多了解國外的最新消息，同時企業(yè)要加強自主創(chuàng)新能力，不能一味的依靠別人，要努力提升技術(shù)，將誤差做到最小。[3]

結(jié)束語：

數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)已經(jīng)取得了一定進展，針對誤差防止法和誤差補償法的研究也越來越深入，但目前數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)依舊存在一些問題，誤差補償法的應(yīng)用也并不廣泛，尚需進一步的努力，通過不斷地技術(shù)創(chuàng)新，不斷地推動數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)的進步。

參考文獻：

[1]徐希彤.數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（25）：142

[2]倪軍.數(shù)控機床誤差補償研究回顧及展望[J].中國機械工程，1997，8，（1）：29-34

[3]李小力.多軸數(shù)控機床精度建模與誤差補償方法研究[D].武漢華中科技大學(xué).2006[1]