數(shù)控機床生產(chǎn)加工誤差的原因及其改善措施

徐鳳亮，李多祥

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

數(shù)控機床生產(chǎn)加工誤差的原因及其改善措施

徐鳳亮，李多祥

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

數(shù)控機床對于工業(yè)生產(chǎn)的意義重大，但是其加工精度受到多種因素的影響，尤其是溫度方面的誤差影響更為明顯，因此，要想將數(shù)控機床的生產(chǎn)加工誤差控制在合理的范圍內(nèi)就需要嚴(yán)格的控制多種方面造成的誤差。在現(xiàn)代數(shù)控機床中，除了機床本身控制系統(tǒng)存在一定的誤差之外，還有數(shù)控機床進給系統(tǒng)的誤差，另外還存在由于發(fā)熱等溫度引起的熱變形而導(dǎo)致的誤差，這些不同因素所造成的誤差對于整個數(shù)控機床的加工性能造成直接的影響?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方面，改善數(shù)控機床的多方面的誤差具有重要的實際意義，同時也是現(xiàn)代精密機械工程研究領(lǐng)域中的熱點問題。本文主要介紹并探討了數(shù)控機床生產(chǎn)加工誤差的產(chǎn)生原因等方面的內(nèi)容，同時有針對性的提出了一些改善措施，以期對相關(guān)數(shù)控機床領(lǐng)域的工作人員起到一定的參考價值。

數(shù)控機床；生產(chǎn)加工誤差；原因；改善措施

制造業(yè)在國民生產(chǎn)總值中具有重要的地位，同時也是綜合國力的重要體現(xiàn)。目前我國的機械工業(yè)正朝著高效、高質(zhì)以及高精度的方向發(fā)展，機械精密加工已經(jīng)發(fā)展成為我國工業(yè)制造業(yè)重要的領(lǐng)域之一，對于提高我國工業(yè)水平和裝備性能有著非常重要的實際意義。

機械加工行業(yè)離不開數(shù)控機床技術(shù)，而對于數(shù)控機床技術(shù)要想達到數(shù)控機床的有效使用性能，實現(xiàn)提高數(shù)控機床的精度可控性能的目的，就需要有效的控制數(shù)控機床的誤差等方面，因此分析數(shù)控機床的多種誤差類型的原因，優(yōu)化控制數(shù)控機床的誤差屬于一項具有重要的實踐應(yīng)用價值的課題。

1 生產(chǎn)加工誤差的基本定義

對于生產(chǎn)加工誤差來說，其實際上就是指一種機械加工的過程而導(dǎo)致的尺寸方面的誤差，具體來說零部件在進行加工之后，在不同方向的幾何參數(shù)出現(xiàn)一定的偏差，而偏差就是指與之前的設(shè)計尺寸參數(shù)之間所存在的差距程度。數(shù)控加工的誤差一直是人們所關(guān)注的重點，數(shù)控加工誤差的存在直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過程效率，對于工廠實現(xiàn)一定的精細化能夠產(chǎn)生明顯的影響，在一定程度上阻礙了我國的機械加工精細零部件的發(fā)展，但是必須要指出的是由于受到各方面的影響，可以說機械加工誤差是無法避免的，也是機械加工領(lǐng)域中不得不去面對的一種問題，盡管說機械加工的誤差不能避免，但是可以盡可能的降低機械加工誤差，這也可以說是機械工業(yè)，尤其是數(shù)控加工機床的主要發(fā)展方向之一。

2 數(shù)控機床加工誤差產(chǎn)生的原因

在數(shù)控機床的加工過程中，對于誤差的產(chǎn)生是無法避免的，也就是說是具有必然性。但是數(shù)控加工過程所導(dǎo)致的誤差一般都涉及較多的因素，因此，如何合理地對加工誤差進行控制是關(guān)鍵的問題。但在此之前必須要掌握加工誤差的不同類型的原因，這是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展所面臨的問題，也是數(shù)控機床操作人員在工作中要意識到的重要內(nèi)容。本文根據(jù)一些有關(guān)的實踐案例，分析了數(shù)控機床加工誤差產(chǎn)生的不同的原因，主要有三個方面，具體如下。

2.1 數(shù)控機床自身的控制系統(tǒng)所造成的加工誤差

一般來說，數(shù)控機床不同于以往的加工機床，其控制系統(tǒng)是依靠的智能控制系統(tǒng)來完成。整體來說，數(shù)控機床所產(chǎn)生的誤差必然有自身控制系統(tǒng)的原因：大多數(shù)的數(shù)控機床都是采用的閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理是基于一種反饋模式來控制，具體來說就是借助一定的數(shù)控裝置插補器所產(chǎn)生指令信息，將其與在機床工作面實際檢測到的位置信息進行對比，按照對比結(jié)果來實施運動的控制。

但是在這個環(huán)節(jié)過程中，由于對于機床工作面實際檢測信息過程中存在一些不穩(wěn)定的因素，所以在反饋過程中可能導(dǎo)致控制精度方面出現(xiàn)一定的問題，導(dǎo)致了控制系統(tǒng)發(fā)生波動，進而影響了數(shù)控機床的工作穩(wěn)定性。

除了機床本身的控制系統(tǒng)之外，還有機床的進給傳動控制系統(tǒng)也可能造成一定的誤差。數(shù)控機床的傳動控制系統(tǒng)在進行坐標(biāo)軸運動以及停止的控制時，可能出現(xiàn)一定的慣性現(xiàn)象，而慣性出現(xiàn)的過程能夠?qū)е聰?shù)控機床發(fā)生波動，進而導(dǎo)致誤差。

2.2 制造工藝造成的加工誤差

除了數(shù)控機床本身控制系統(tǒng)的問題之外，由于數(shù)控加工制造工藝環(huán)節(jié)而引入的誤差也是比較明顯的原因之一，一般主要是由于兩大方面的影響，分別是不合理的工藝安排以及不合理的刀具運行切入點的位置選擇。一般不合理的工藝安排大多數(shù)屬于人為原因，基本上可以借助優(yōu)化前期設(shè)計的措施進行一定的調(diào)整。而刀具切入點的選擇是必須要重點關(guān)注的問題。這主要是由于數(shù)控機床加工過程中刀具的切入點直接明顯的影響了加工過程的誤差，例如在銑削加工具有封閉性的零部件時我們需要選擇輪廓曲線這兩個幾何元素的交點位置。

在實際的生產(chǎn)過程中，刀具切入點不合理是一種常見的現(xiàn)象，往往直接造成零部件加工缺乏足夠的精度問題。除了刀具切入點之外，數(shù)控加工過程中工件定位產(chǎn)生的誤差也是一個重要原因。由于不同工件在夾具中所占的位置不同，所以能夠造成加工后不同的工序尺度，進而影響了數(shù)控機床加工的質(zhì)量。

3 解決數(shù)控機床加工誤差的對策

由于數(shù)控機床加工中造成誤差的原因可能性較多，了進一步的改善數(shù)控機床的加工精度，必須要緊密的結(jié)合數(shù)控機床的加工誤差產(chǎn)生的原因，提出一定的改善措施，只有這樣才能夠生產(chǎn)出更高質(zhì)量的機械加工零部件。

3.1 控制數(shù)控機床自身控制系統(tǒng)誤差的對策

首先要注意的就是改善數(shù)控機床自身的控制系統(tǒng)而引入的誤差。由于不同的控制系統(tǒng)具有不同的控制特點，能夠產(chǎn)生不同的誤差結(jié)果，因此要有針對性的進行區(qū)分。對于開環(huán)式數(shù)控機床控制系統(tǒng)，我們要注意從元件以及電路方面出發(fā)，一方面我們可以盡可能的選擇性能良好的電機，要求充分的滿足步距角，而另一方面，我們也要注意使用良好的電機驅(qū)動電路，保證一定的查分性能。

而對于封閉式控制系統(tǒng)來說，要注意優(yōu)化閉環(huán)系統(tǒng)的誤差首先就要對反饋系統(tǒng)進行一定的優(yōu)化和改善。例如我們可以選擇靈敏度比較高的反饋系統(tǒng)，同時在安裝反饋系統(tǒng)時要注意裝配和位置的精度。

除了自身控制系統(tǒng)之外，還可以優(yōu)化數(shù)控機床的進給傳動控制系統(tǒng)。在數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中，傳動元件的剛度具有重要的影響，提高元件的剛度能夠明顯的降低由于機床加工過程造成的振動，從而緩解零部件加工過程的波動。

同時，我們也要注意控制傳動元件的裝配間隙，當(dāng)然我們還需要關(guān)注氣溫波動，由于氣溫波動也能夠?qū)е铝悴考庸み^程出現(xiàn)誤差，所以要盡可能地控制加工過程的溫度。

3.2 控制數(shù)控機床加工工藝的對策

在數(shù)控加工工藝方面，我們主要從工藝安排和刀具運行兩個方面來進行控制數(shù)控加工工藝的精度：一是在實際的數(shù)控機床加工過程中，合理安排孔系加工的順序, 根據(jù)規(guī)范制定孔系加工的精確位置；二是在數(shù)控機床加工嚴(yán)格規(guī)范刀具的出點、入點以及角度三個重要參數(shù)，遵守加工行業(yè)規(guī)范，降低加工誤差。

4 結(jié)語

總而言之，分析數(shù)控機床的多種誤差類型的原因，優(yōu)化控制數(shù)控機床的誤差屬于一項具有非常重要的實踐應(yīng)用價值的課題。我們需要進一步的強化這一方面的研究，認真系統(tǒng)的分析數(shù)控機床加工出現(xiàn)誤差的各種原因。同時創(chuàng)新性的提出一些相應(yīng)的措施來補償在數(shù)控機械加工過程產(chǎn)生的誤差，改善零部件的機械加工質(zhì)量。

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1671-0711（2017）04（下）-0064-02

“工信部”高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備 科技重大專項 ”數(shù)控機床誤差測量、分析與補償技術(shù)"（2015ZX04005001）課題。