試析數(shù)控機(jī)床加工中的誤差原因及其改進(jìn)措施

劉禮平

四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川綿陽(yáng) 621000

在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的環(huán)境下，各個(gè)行業(yè)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品需求量逐漸提升，給工業(yè)批量生產(chǎn)零件和生活用品在加工效率和生產(chǎn)質(zhì)量方面提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，在這種環(huán)境下，讓數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備得到了諸多領(lǐng)域的關(guān)注和應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床自身具備運(yùn)行效率高、自動(dòng)化水平強(qiáng)、適應(yīng)能力優(yōu)等特性，特別是對(duì)一些繁瑣零件加工有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，這也是由于不管怎樣繁瑣的零件，只有設(shè)定了完善的工藝路線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)加工流程設(shè)定，都可以在計(jì)算機(jī)的引導(dǎo)下，由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)流程進(jìn)行，在保證零部件加工質(zhì)量的同時(shí)，也能提升零部件加工效率。并且，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，時(shí)常由于各種因素給數(shù)控機(jī)床加工精度帶來(lái)影響，在某種程度上弱化了企業(yè)生產(chǎn)效率和水平。所以，全面提高數(shù)控機(jī)床精度是當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)重點(diǎn)處理的內(nèi)容。

1 數(shù)控機(jī)床加工誤差分析

經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床對(duì)零部件加工，應(yīng)用設(shè)施主要以步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)或者半閉環(huán)伺服系統(tǒng)為主，在此過(guò)程中，將會(huì)由于受到各種因素影響，使得加工失誤現(xiàn)象出現(xiàn)。首先，在數(shù)控機(jī)床自身因素的作用下，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床所應(yīng)用的構(gòu)建精度有待提升，再加上數(shù)控機(jī)床配備環(huán)節(jié)中出現(xiàn)失誤，使得零部件在加工過(guò)程中，自身精度不滿足工作需求[1]。鑒于這種誤差因素，通常通過(guò)采取更換高精度零部件方式處理，或者對(duì)各個(gè)環(huán)境進(jìn)行把控，提升數(shù)控機(jī)床精度。此外，針對(duì)一些技術(shù)能力能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)，則需要采取對(duì)步進(jìn)電機(jī)中開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)適當(dāng)更換，讓其轉(zhuǎn)變成閉環(huán)伺服系統(tǒng)，從而實(shí)在加工精度的提升。其次，在工藝操作方面。一些零部件在加工中，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床和零部件自身出現(xiàn)加熱變形狀況，使得切削、震動(dòng)等細(xì)節(jié)位置存在誤差。為了將該誤差進(jìn)行處理，則需要通過(guò)建設(shè)補(bǔ)償模型方式進(jìn)行處理，但是在具體操作過(guò)程中，難度比較大，因此要求對(duì)提升數(shù)控機(jī)床零部件建工精度進(jìn)行深入探究。

2 數(shù)控機(jī)床加工中的誤差原因

2.1 機(jī)床自身因素

從數(shù)控機(jī)床自身角度來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致誤差因素出現(xiàn)的因素在于，控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)方面。首先，從控制系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō)，在數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，由于沒(méi)有設(shè)定對(duì)應(yīng)的反饋模板，在零部件加工過(guò)程中，實(shí)際參數(shù)將無(wú)法在系統(tǒng)中展現(xiàn)，導(dǎo)致伺服系統(tǒng)自身出現(xiàn)誤差。其次，在閉環(huán)系統(tǒng)中，即便可以實(shí)現(xiàn)加工工件位置信息的反饋和核查，但是因?yàn)槭艿礁鞣N因素影響，導(dǎo)致其也會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差現(xiàn)象。并且，半閉環(huán)控制系統(tǒng)中傳送機(jī)制因?yàn)闆](méi)有融合其中，也會(huì)出現(xiàn)一些誤差。而從傳統(tǒng)系統(tǒng)誤差角度分析，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中存在一定系統(tǒng)性，但是當(dāng)前部分?jǐn)?shù)控機(jī)床功能水平存在偏差，在實(shí)際加工中將會(huì)發(fā)生超程等狀況，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，都會(huì)給數(shù)控機(jī)床加工精度帶來(lái)影響。

2.2 加工工藝因素

結(jié)合當(dāng)前情況來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段從事數(shù)控機(jī)床加工工作的人員不管是在職業(yè)操守方面，也是職業(yè)素養(yǎng)上都有待提升，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，沒(méi)有按照加工標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行操作，在加工路線設(shè)定不合理的環(huán)境下，將會(huì)發(fā)生加工誤差現(xiàn)象[2]。除此之外，在加工刀具切入和切出點(diǎn)位置不合理的狀況下，因?yàn)榈毒哌\(yùn)行線路已經(jīng)基本固定，因此無(wú)法對(duì)加工流程加以科學(xué)把控，從而使得數(shù)控機(jī)床加工精度不斷下降。

2.3 工件定位因素

在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)零部件加工時(shí)，零部件在夾具中位置多多少少存在差異，所以在加工操作完成以后，因?yàn)槲恢迷O(shè)定不合理，其加工產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)一定誤差。特別是定位基準(zhǔn)和零部件配置不相符的情況下，運(yùn)行路基和基準(zhǔn)位置差異較大，導(dǎo)致加工誤差出現(xiàn)。

2.4 加工路線因素

在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件加工處理時(shí)，刀具實(shí)際路線將會(huì)給加工精度帶來(lái)影響。因?yàn)榈毒咴趯?shí)現(xiàn)“退刀”或者“換刀”中將會(huì)存在一些誤差，使得更換刀具以后，在加工表面上留下一定刮痕。并且，假設(shè)刀具存在一定磨損現(xiàn)象，在換刀或者對(duì)刀時(shí)也會(huì)造成刀具損傷。如果零部件基材在裝夾中和刀具對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)偏差，使得數(shù)控機(jī)床線路存在失誤，影響加工精度。在相對(duì)比較繁瑣的零部件加工過(guò)程中，由于刀具和零部件之間長(zhǎng)時(shí)間摩擦形成一定熱量，在這種情況下，導(dǎo)致刀具和零部件對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)不同程度的變化，這就因?yàn)榈毒吆土悴考g材料的差異而使得熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致的，在這種情況下，也會(huì)出現(xiàn)加工失誤。

3 數(shù)控機(jī)床加工中誤差的改進(jìn)措施

3.1 加工工藝的優(yōu)化與提升

因?yàn)榧庸すぞ咧苯佑绊憯?shù)控機(jī)床方式和流程，因此，結(jié)合零部件設(shè)計(jì)土質(zhì)和要求綜合思考采用的零部件加工方式，結(jié)合規(guī)范要求設(shè)定對(duì)應(yīng)的加工原點(diǎn)以及加工流程，從而減少加工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的累積誤差。通過(guò)提升定位精準(zhǔn)方式，保證零部件加工效率和質(zhì)量，防止刀具在加工過(guò)程中，切入點(diǎn)和退出點(diǎn)不合理，或者定位不精準(zhǔn)，給零部件加工精度帶來(lái)影響[3]。通過(guò)優(yōu)化加工工藝，不但可以實(shí)現(xiàn)刀具找正處理，還能以此為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)加工流程編制和明確，降低在零部件加工過(guò)程中由于定位不精準(zhǔn)而引發(fā)的加工誤差，確保零部件加工質(zhì)量。

3.2 數(shù)控機(jī)床的合理選擇與使用

因?yàn)橄嗤愋蛿?shù)控機(jī)床在先進(jìn)水平和加工精度上存在明顯的差異，因此，在開(kāi)展數(shù)控機(jī)床加工工作時(shí)，需要對(duì)數(shù)控機(jī)床加以科學(xué)選擇和應(yīng)用。一般情況下，對(duì)簡(jiǎn)單零件或者加工精度標(biāo)準(zhǔn)比較低的情況下，可以綜合思考選擇加工精度比較小的數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)零部件加工的目標(biāo)，同時(shí)也能減少精度高機(jī)床應(yīng)用效率，降低數(shù)控機(jī)床磨損程度。針對(duì)結(jié)構(gòu)比較繁瑣的零部件加工，需要采用綜合能力比較高的數(shù)控機(jī)床，因?yàn)橄冗M(jìn)的數(shù)控機(jī)床不管是在震動(dòng)方面，還是環(huán)境上，收到的影響比較小。并且具備的誤差補(bǔ)償功能比較強(qiáng)，能夠有效的提升加工精度，防止由于磨損等問(wèn)題影響加工效率和進(jìn)度，從而促進(jìn)數(shù)控機(jī)床加工水平的提高。

3.3 加強(qiáng)定位誤差處理

一般情況下，定位誤差一般源于夾具，因此，要想降低定位誤差，需要從夾具應(yīng)用方式方面入手，科學(xué)設(shè)定定位基準(zhǔn)，從而避免發(fā)生定位誤差擴(kuò)大化現(xiàn)象。首先，需要從數(shù)控機(jī)床基準(zhǔn)設(shè)定方面進(jìn)行，提升其基準(zhǔn)精度，并且應(yīng)該根據(jù)數(shù)控機(jī)床定位精度，選擇對(duì)應(yīng)的加工方式，特別是應(yīng)該對(duì)PLC 程序加以合理把控，防止定位誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次，需要防止加工零部件和夾具之間發(fā)生移位現(xiàn)象，并且對(duì)加工工件位移誤差進(jìn)行科學(xué)控制。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性機(jī)床，應(yīng)該加裝對(duì)應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工件位移情況的控制，從而提升數(shù)控機(jī)床加工精度。通常情況下，數(shù)控機(jī)床加工精度公式在于，數(shù)控機(jī)床加工車削表面粗糙度=每轉(zhuǎn)進(jìn)給的平方×1000/刀尖R×8[4]。

3.4 提升數(shù)控機(jī)床調(diào)整精度

數(shù)控機(jī)床加工精度較低，一般情況下是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床調(diào)整不合理或者養(yǎng)護(hù)不到位造成的，為了減少數(shù)控機(jī)床加工誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)該在開(kāi)展加工工作之前，對(duì)數(shù)控機(jī)床加以科學(xué)養(yǎng)護(hù)和管理，并通過(guò)定期檢查和維護(hù)方式，對(duì)數(shù)控機(jī)床主體結(jié)構(gòu)和附屬零部件等質(zhì)量核查，明確之間關(guān)系。并且，在保證完成加工工作以后，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行檢查和維護(hù)，從而確保數(shù)控機(jī)床各個(gè)零部件都能處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。存放機(jī)床的車間應(yīng)該做好濕度、溫度管理工作，確保數(shù)控機(jī)床存放合理，防止加工數(shù)控機(jī)床震動(dòng)給加工質(zhì)量帶來(lái)影響。

3.5 改革數(shù)控機(jī)床自身誤差控制方法

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床自身誤差現(xiàn)象的把控，需要從控制系統(tǒng)誤差方向進(jìn)行。操作人員需要對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)和性能有深入的了解，根據(jù)數(shù)控機(jī)床實(shí)際狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床線路的優(yōu)化。并且，做好數(shù)控機(jī)床加裝反饋工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程的把控，減少誤差現(xiàn)象出現(xiàn)。并且，在控制傳動(dòng)系統(tǒng)誤差過(guò)程中，需要結(jié)合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的誤差，需要做好其傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化工作[5]。一方面，從傳動(dòng)元件方向入手，提高結(jié)構(gòu)剛度，防止數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中發(fā)生震動(dòng)現(xiàn)象。另一方面，應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档蛡鲃?dòng)元件之間間隙，并且，要想防止因?yàn)闇囟榷斐傻膫鲃?dòng)不平穩(wěn)現(xiàn)象，則需要適當(dāng)?shù)奶岣邆鲃?dòng)鏈剛度和耐熱性，從而保證其傳動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)性和可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，數(shù)控機(jī)床加工作為一個(gè)技術(shù)性比較高的工作，需要操作工作人員掌握專業(yè)知識(shí)和技能，并對(duì)加工精度有深入了解，明確加工精度影響因素。因此，要想有效的提升數(shù)控機(jī)床加工精度，保證加工質(zhì)量，操作工作人員需要結(jié)合對(duì)數(shù)控機(jī)床加工誤差產(chǎn)生因素，從數(shù)控機(jī)床自身、加工工藝等方面進(jìn)行處理，科學(xué)設(shè)定處理對(duì)策，減少數(shù)控機(jī)床加工誤差現(xiàn)象出現(xiàn)，保證數(shù)控機(jī)床加工安全穩(wěn)定。