數(shù)控機(jī)床加工精度提高技術(shù)的進(jìn)展及其存在的問題

王學(xué)升

摘要：工業(yè)數(shù)控機(jī)床多次開辟了新的加工時(shí)代，展現(xiàn)了我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)和加工的現(xiàn)狀，而機(jī)床數(shù)控技術(shù)是廣泛應(yīng)用于工業(yè)數(shù)控機(jī)床的新一代自動(dòng)化機(jī)床生產(chǎn)和加工技術(shù)，該新技術(shù)還具有加工精度高、機(jī)床密度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械制造中較為復(fù)雜的機(jī)床零部件的加工。因此，我國(guó)企業(yè)應(yīng)充分研究并結(jié)合我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械制造行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需要，運(yùn)用機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本應(yīng)用理念，促進(jìn)我國(guó)各行業(yè)零件加工和制造技術(shù)的創(chuàng)新。本文對(duì)數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機(jī)床中的基本應(yīng)用以及機(jī)床加工技術(shù)中可能出現(xiàn)的誤差損傷進(jìn)行了深入研究，并詳細(xì)討論了防止機(jī)床誤差損傷的有效技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：加工精度加工誤差精度;機(jī)床技術(shù)進(jìn)步;加工誤差相關(guān)問題

隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)也在不斷提高。高性能數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)一直被認(rèn)為是我國(guó)數(shù)控機(jī)床裝備制造業(yè)的重要技術(shù)標(biāo)桿。然而，隨著我國(guó)醫(yī)學(xué)科技和機(jī)械工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的機(jī)床加工和制造方法也在不斷更新。數(shù)控技術(shù)在我國(guó)數(shù)控機(jī)床加工行業(yè)的研究與實(shí)際應(yīng)用推廣，已逐漸發(fā)展成為目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造行業(yè)普遍存在的核心技術(shù)問題，并對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床加工行業(yè)未來的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

1數(shù)控機(jī)床的技術(shù)演變過程

1.1精度提高技術(shù)

數(shù)控機(jī)床正式加入國(guó)內(nèi)自動(dòng)化機(jī)床行業(yè)的行列后，誤差補(bǔ)償?shù)氖褂靡恢笔菄?guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。為了有效地防止一些數(shù)控機(jī)床在實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的機(jī)床誤差，技術(shù)人員需要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)量，并針對(duì)今后機(jī)床可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行正確的計(jì)算。一般來說，造成這種誤差的根本原因主要是一些數(shù)控機(jī)床在實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱結(jié)構(gòu)變形和振動(dòng)，實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的過載振動(dòng)是數(shù)控機(jī)床使用過程中可能出現(xiàn)誤差的最終原因。其次，數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量損壞是直接造成數(shù)控機(jī)床零部件使用錯(cuò)誤的原因，或者是數(shù)控系統(tǒng)在實(shí)際使用中可能會(huì)直接受到各種外部因素的干擾和振動(dòng)引起的機(jī)床誤差。為了減少機(jī)床的誤差，技術(shù)人員對(duì)機(jī)床在使用過程中可能存在的一些常見問題進(jìn)行了技術(shù)補(bǔ)救。為了補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床的使用誤差，技術(shù)人員也可以考慮改進(jìn)數(shù)控機(jī)床附件的使用材料，使數(shù)控機(jī)床在實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的誤差得到有效地預(yù)防。

1.2誤差的出現(xiàn)

使用數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品內(nèi)部加工設(shè)計(jì)部件組合可以防止各種大型數(shù)控機(jī)床在產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工中可能出現(xiàn)的頻繁的內(nèi)部設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，通過合理的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)部件可以有效地減少各種數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從源頭上減少內(nèi)部設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的頻繁發(fā)生，提高數(shù)控機(jī)床的正常生產(chǎn)和運(yùn)行以及數(shù)控產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。充分考慮數(shù)控機(jī)床內(nèi)部零件的設(shè)計(jì)和匹配，以及其內(nèi)部零件的制造和操作過程，防止數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部設(shè)計(jì)偏差及其發(fā)生率。

這種熱源控制方法通常在很大程度上是基于機(jī)床的機(jī)械熱源控制，最根本的控制目的不僅是減少機(jī)械零件在加工中的變形和損壞，而且對(duì)機(jī)床本身也能起到重要的安全保護(hù)措施。熱應(yīng)力消除精度是機(jī)械加工誤差的重要來源。通過對(duì)機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)的精確控制，可以有效地防止這種誤差的重復(fù)。

1.3尺寸誤差的預(yù)防。

隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備行業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床零件的幾何差異也在不斷演變。為了有效地防止這種錯(cuò)誤的發(fā)生，許多優(yōu)秀的數(shù)控技術(shù)人員已經(jīng)開始研究這個(gè)問題。根據(jù)CNC等業(yè)內(nèi)專家的最新研究，可以通過新的CNC制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整體數(shù)控減量，也可以通過各種智能加工方法來提高數(shù)控內(nèi)部零件的改造。

2 數(shù)控技術(shù)存在的問題及分析

2.1誤差補(bǔ)償技術(shù)的精度水平

經(jīng)過多年的研究和分析，發(fā)現(xiàn)有效提高數(shù)控機(jī)床加工精度對(duì)促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床工程的發(fā)展具有十分重要的意義。這種加工技術(shù)被國(guó)外學(xué)者稱為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)的硬基礎(chǔ)。這種加工技術(shù)雖然可以滿足我國(guó)部分機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的基本機(jī)床生產(chǎn)工藝流程要求，但根據(jù)不同生產(chǎn)企業(yè)不斷變化的機(jī)床生產(chǎn)工藝流程要求，暴露了傳統(tǒng)產(chǎn)品缺乏造型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)缺陷。為了有效彌補(bǔ)這一技術(shù)缺陷，企業(yè)各部門應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的建模，并在各企業(yè)中推廣數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

2.2靜態(tài)補(bǔ)償和示蹤動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕緫?yīng)用

為了有效地防止大型機(jī)床生產(chǎn)中的誤差，大量的專業(yè)技術(shù)人員投入到這一技術(shù)問題中。經(jīng)驗(yàn)表明，通過自補(bǔ)償校正技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以自動(dòng)校正這一先進(jìn)技術(shù)的誤差大小。

這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，是機(jī)床實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)技術(shù)的初步發(fā)展。它可以根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行狀況、環(huán)境的變化情況和機(jī)床中心位置的變化因素，自動(dòng)、綜合地調(diào)整誤差補(bǔ)償器的數(shù)量。因此，有必要加大對(duì)各種誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償設(shè)計(jì)研究的技術(shù)投入，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有機(jī)床的需求，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，建立最有效、最及時(shí)、最準(zhǔn)確地誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償模型，逐步建立各種誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)體系。例如，聯(lián)合研究技術(shù)人員提出了基于多體系統(tǒng)數(shù)學(xué)理論和熱處理誤差的現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，將模糊處理邏輯與精密人工智能相結(jié)合的模糊邏輯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)地應(yīng)用于誤差分析，探索了基于多系統(tǒng)變量模糊邏輯模型中工件結(jié)構(gòu)和誤差參數(shù)的主動(dòng)積分自動(dòng)誤差建模新技術(shù)方法，以提高現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的效率。

2.3誤差綜合補(bǔ)償

該誤差補(bǔ)償方法主要以誤差溫度綜合參數(shù)公式中的理論數(shù)據(jù)作為其實(shí)際應(yīng)用的主要理論依據(jù)。該方法首先通過對(duì)溫度測(cè)量法的直接計(jì)算分析得到整臺(tái)機(jī)床的誤差值，然后利用誤差方程中的誤差溫度綜合幾何參數(shù)得到機(jī)床的最終誤差值。在這種直接計(jì)算方法的早期應(yīng)用中，國(guó)外某機(jī)床溫度研究所先進(jìn)機(jī)床溫度研究組的工作人員可以在一定時(shí)間內(nèi)直接測(cè)量不同型號(hào)機(jī)床與實(shí)際測(cè)溫機(jī)的誤差距離，計(jì)算出實(shí)際應(yīng)用空間內(nèi)可能不會(huì)出現(xiàn)的大量機(jī)床溫度綜合誤差。只要能夠計(jì)算出正確的數(shù)據(jù)，利用機(jī)床溫度綜合矢量圖，就可以直接計(jì)算機(jī)床重要零件的誤差值。

3結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)只有部分機(jī)床企業(yè)在數(shù)控機(jī)床的工作誤差運(yùn)動(dòng)預(yù)防及補(bǔ)償控制技術(shù)的應(yīng)用方面進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究和推廣工作。因此，我國(guó)機(jī)床技術(shù)人員通過對(duì)機(jī)床補(bǔ)償控制技術(shù)的研究，可以有效地降低數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差。

參考文獻(xiàn)：

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