淺析數(shù)控機床加工精度的影響因素及提高方法

華雷

摘 要：數(shù)控機床是工業(yè)生產(chǎn)加工使用的重要設(shè)備，其加工精度程度如何，直接影響著加工產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)。因此，在實際加工過程中，要找到影響數(shù)控機床加工精度的因素，并采取有針對性的解決措施，不斷提升其加工精度。在本文的探討過程中，重點對數(shù)控機床的加工精度影響因素進行分析，并提出了一些提高改進方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；控制原理；加工精度；系統(tǒng)誤差；刀具磨損

數(shù)控機床加工是現(xiàn)代機械工業(yè)中不可缺少的工藝，一些高精密儀器、設(shè)備的生產(chǎn)加工，對數(shù)控機床的加工精度要求很高。如果數(shù)控機床達不到相應(yīng)的精度要求，則會影響加工零部件的質(zhì)量。因此，要在實際加工過程中，認真分析其影響加工精度的因素，并采取合理有效的控制措施。

1 數(shù)控機床的基本概況

1）分類。數(shù)控機床的種類很多，根據(jù)其控制系統(tǒng)原理、功能不同等可以劃分成普通數(shù)控機床、點位控制數(shù)控機床以及其他種類。隨著現(xiàn)代數(shù)控加工機械技術(shù)水平的不斷提升，一些具備獨特的性能的數(shù)控機床，也正在被開發(fā)設(shè)計出來，用以滿足多樣化的加工需要。

2）數(shù)控機床的特點。數(shù)控機床的特點是加工精度很高，常用于比較復(fù)雜的異形零部件加工，加工零件的質(zhì)量可靠穩(wěn)定，并且可以實現(xiàn)自動化、半自動化操作，生產(chǎn)加工的效率較高。不過，數(shù)控機床的投資成本較高，設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)復(fù)雜，維修難度大，需要專業(yè)的技術(shù)團隊才能進行維修等。

3）數(shù)控機床的構(gòu)成。數(shù)控機床的構(gòu)成主要包括軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備。軟件系統(tǒng)主要是輸出、輸入設(shè)備，信息傳輸、分析處理系統(tǒng)等。硬件設(shè)備包括數(shù)控裝置（CNC） 、伺服單元、驅(qū)動裝置、可編程控制器（PLC）及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量裝置等。

2 數(shù)控機床加工精度的主要影響因素

1）測量系統(tǒng)誤差。測量系統(tǒng)誤差，是在數(shù)控機床加工作業(yè)時，由于測量基準的誤差和測量裝置安裝傾斜、變形引起的誤差，這種誤差一般是因為測量尺安裝的阿貝（Abbe）誤差一級測量線路誤差等造成的。

2）控制系統(tǒng)誤差。控制系統(tǒng)誤差是由于控制系統(tǒng)的靈敏度較差，容易出現(xiàn)零點飄移等造成的?？刂葡到y(tǒng)誤差的根源在于控制系統(tǒng)在使用時，不夠穩(wěn)定。

3）工藝編程誤差。工藝編程誤差，是在實際加工制作時形成的誤差。加工作業(yè)時，要根據(jù)零部件的形狀和外形尺寸對其加工參數(shù)進行設(shè)定，如果留出的零部件余量不足，或者過大等，都會導(dǎo)致出現(xiàn)零部件的加工尺寸精度與設(shè)計圖紙不相符。

4）機床內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)備誤差。機床內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)備誤差，主要包括刀具系統(tǒng)誤差、結(jié)構(gòu)誤差機床內(nèi)部組件移動過程中出現(xiàn)的垂直誤差以及工作臺運動誤差等。這些誤差也會給加工精度造成直接的影響。

5）加工過程中誤差。在機床加工作業(yè)時，如果零部件溫度劇烈升高，并且不同零部件直接的溫度差異較大，在這種情況下，就會出現(xiàn)由于溫度差異引起的加工零部件形變，如果形變較為明顯，則會影響加工精度。另外，加工作業(yè)時的電磁波干擾、電壓波動以及粉塵、加工濕潤度等，這些不同的場外因素，都會給加工精度帶來一定影響。

3 解決加工精度的對策

以上是對影響數(shù)控機床加工精度的主要因素進行分析，為了提升改進機床加工作業(yè)的精度，在本文的研究中，結(jié)合經(jīng)驗和其他方面的理論研究，提出了如下幾個方面的該機措施：

1）從技術(shù)上提高加工精度。技術(shù)工藝對數(shù)控機床零部件加工精度有著非常直接的影響，因此，要在技術(shù)工藝上下功夫。要在設(shè)計、加工工藝上，針對不同類型、不同材質(zhì)的加工零部件，進行技術(shù)升級創(chuàng)新。找到不同材質(zhì)零部件加工的合適方法和適合的技術(shù)工藝?？刂坪眉庸ち悴考某叽绾图庸ぞ龋龅郊夹g(shù)工藝匹配到位。

2）從刀具軸承方面提升加工精度。刀具的切削、軸承的轉(zhuǎn)動是影響數(shù)控機床加工精度的重要因素。所以，要選擇高質(zhì)量的刀具，并且根據(jù)加工零部件的材質(zhì)不同，選擇合適的刀具類型。在實際加工作業(yè)時還要注意加工零部件的切削力度、深度以及精度要求等，隨時調(diào)換合適的刀具。在軸承使用方面，要使用摩擦阻力小，轉(zhuǎn)動光滑穩(wěn)定的軸承。

例如，用水靜壓電主軸替換傳統(tǒng)的皮帶傳動式主軸，對于提升數(shù)控機床的加工精度來說，具有十分重要的意義。相比傳統(tǒng)滾動體軸承，由于作為潤滑介質(zhì)的空氣粘度很小，空氣靜壓軸承具有摩擦磨損小、發(fā)熱少、耐高低溫和壽命長等優(yōu)點，同時氣膜的誤差均化效應(yīng)使得其具有非常高的回轉(zhuǎn)精度，這些優(yōu)點可以使得空氣靜壓電主軸能夠達到很高的運轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)精度，從而具備實現(xiàn)高速和高精度切削的條件。空氣靜壓及水靜壓軸承電主軸配置高檔數(shù)控機床，為了實現(xiàn)高精度、高表面質(zhì)量加工和高效率加工，在精密電子產(chǎn)品和光學(xué)零件等領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景。液體靜壓主軸的市場主要是各類精密超精密機床，其中又以高精度磨床為主。

3）從操作者上解決加工精度。要規(guī)范操作者的操作行為，讓操作者養(yǎng)成遵守工藝紀律的好習(xí)慣，加大工藝紀律檢查力度，發(fā)現(xiàn)違紀行為要及時制止。嚴禁私自更改切削深度、轉(zhuǎn)速、進給等。

4）從設(shè)備上解決加工精度。定期對設(shè)備進行維護保養(yǎng)，尤其是影響加工精度的控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、工作臺等要定期進行檢查，對機床液壓及側(cè)滑單元定期檢查，杜絕跑冒滴漏及控制故障，保證機床機械部件之間潤滑良好，減少磨損。

5）定期對設(shè)備進行維護保養(yǎng)。數(shù)控機床設(shè)備日常作業(yè)強度較大，一些特殊的零部件極易受到磨損，一旦出現(xiàn)磨損嚴重或者其他問題，就很有可能給機床設(shè)備的加工精度造成不利影響。所以，技術(shù)人員要對數(shù)控機床的設(shè)備進行定期檢查和維護，觀察設(shè)備精度控制儀器、定位精度、切削系統(tǒng)靈敏度、刀具的磨損程度以及鉆頭的模塑情況等，要保證這些影響加工構(gòu)件精度的關(guān)鍵部位和設(shè)備符合加工精度要求。

4 結(jié)語

數(shù)控機床是加工生產(chǎn)制造過程中必不可少的機械設(shè)備，很多精密構(gòu)件的加工，都需要達到一定的精度控制標準。因此，在實際加工作業(yè)過程中，技術(shù)人員要認真分析影響加工精度的因素，并結(jié)合實際加工生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量要求，采取科學(xué)的精度控制方法和措施，保證加工精度不斷提高。

參考文獻：

[1] 沈德志.影響數(shù)控機床加工精度的因素與優(yōu)化策略的探究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016-07-25.

[2] 林志沖.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高方法分析[J].裝備制造技術(shù)，2012-10-15.

[3] 王洪樂，王家序，周青華，熊青春，魏子淇.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機床綜合誤差補償方法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2017-03-05.