數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)的進展及其存在的問題

梁榮浩

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司）

摘 要：數(shù)控機床曾開創(chuàng)出我國生產(chǎn)行業(yè)的全新時代，而數(shù)控技術(shù)則是一種應(yīng)用于數(shù)控機床的全新自動化生產(chǎn)技術(shù)，這項技術(shù)同時兼具高精度及高密度等優(yōu)點，該技術(shù)主要被應(yīng)用于機械制造業(yè)中較復(fù)雜零件加工當(dāng)中。我國應(yīng)充分結(jié)合我國工業(yè)制造業(yè)的實際需求，利用數(shù)控技術(shù)的根本理念推動我國機械制造行業(yè)的加工技術(shù)全面革新。本文主要對機床技術(shù)的深入研究及其技術(shù)中存在的誤差展開研究，對誤差防止的有效措施展開探討。

關(guān)鍵詞：機床加工精度；技術(shù)提高；誤差問題

衡量數(shù)控機床加工技術(shù)的具體標(biāo)準(zhǔn)是其強大的制造能力，隨著我國機械制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機床的加工技術(shù)也隨之提升，數(shù)控機床的高性能生產(chǎn)一直是我國機械制造業(yè)的重要標(biāo)桿。可是伴隨著我國科技和工業(yè)水平的快速提升，機械制造產(chǎn)業(yè)的加工方式也隨之不斷更新?lián)Q代。在數(shù)控機床行業(yè)中對應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的普及工作已逐漸成為我國機械制造行業(yè)當(dāng)下所存在的核心問題并對數(shù)控機床行業(yè)的未來發(fā)展進行闡述。

1 數(shù)控機床的技術(shù)演變過程

1.1 精度提高技術(shù)

數(shù)控機床在加入自動化生產(chǎn)的行列后，其誤差問題一直是相關(guān)技術(shù)人員所關(guān)注的對象。為有效防止數(shù)控機床在實際操作中所出現(xiàn)的誤差，技術(shù)人員要根據(jù)機床的原始數(shù)據(jù)針對可能出現(xiàn)的誤差進行計算。通常導(dǎo)致誤差的原因是由于數(shù)控機床在實際操作中造成的熱變形而引起的，其操作中的超負(fù)荷是造成機床出現(xiàn)誤差的最終原因。其次，就是機床配件的損壞所引起的機床誤差，或者是系統(tǒng)在運行時受到外界因素的干擾而造成的誤差。為了降低這種誤差，技術(shù)人員針對其誤差中所存在的共性開展補救。針對機床的誤差補償技術(shù)人員可以通過提升機床配件的材質(zhì)，來達到機床在運行中出現(xiàn)誤差的預(yù)防。

1.2 誤差的出現(xiàn)

利用產(chǎn)品的設(shè)計可有效防止數(shù)控機床在加工中所出現(xiàn)的誤差，可通過合理的進行機床零件的搭配減少其誤差來源，有效防止誤差的出現(xiàn)可充分提升機床的運行及加工速度。數(shù)控機床的偏差防止主要通過產(chǎn)品的設(shè)計及其制造路徑，即是機床在設(shè)計的過程中，應(yīng)充分考慮到機床零件在加工時的裝配方式，對機床零件的生產(chǎn)環(huán)境進行有效的控制，技術(shù)人員要運用全方位的方式方法控制其誤差的出現(xiàn)。

這類控制法通常很大程度上是基于機床的熱源展開，其根本性的目的是減少加工中零件的變形及損毀，并對機床本身起到明顯的保護措施。機床的熱消除是導(dǎo)致其誤差的重要來源，充分控制機床的加工精度可有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，同樣運用這種方式還可以有效減少機床在進行零件加工時的成本，降低由于機床損壞而產(chǎn)生的維修費用。

1.3 尺寸誤差幾何誤差防止

數(shù)控機床的幾何差伴隨著我國機械加工行業(yè)的發(fā)展而不斷演化，幾何差通常是由于制造過程中機床自身的缺陷而引起。在加工后零件的靜變形是機床幾何差的具體特征，為防止這一誤差的出現(xiàn)，我國已投入大量優(yōu)秀的相關(guān)技術(shù)人員對幾何差加以研究，據(jù)我國數(shù)控技術(shù)相關(guān)專家研究表明，減少幾何差的出現(xiàn)可通過使用全新的工藝技術(shù)進行機床零件的加工作業(yè)，或是運用智能化的方式加強機床整體的精度，但是到目前為止專家給出的方法前提是在機床加工前期投入大量的改造費用，因此，這種方法并不適用于我國目前的機械制造加工行業(yè)。

2 數(shù)控技術(shù)存在的問題及分析

2.1 誤差補償技術(shù)的精度水平

我國數(shù)控技術(shù)相關(guān)的研究人員經(jīng)過多年研究最終發(fā)現(xiàn)，有效提升數(shù)控加工的精度對我國當(dāng)前的機械工程具有非常重要的意義，這項技術(shù)被國外稱為數(shù)控機床加工技術(shù)的硬技術(shù)，其補償技術(shù)的理念主要在于針對誤差補償技術(shù)的應(yīng)用，這項技術(shù)在減少設(shè)備儀器成本的同時，也明顯提升了企業(yè)的經(jīng)濟收益。雖然這項技術(shù)能滿足大部分機械制造業(yè)的基本生產(chǎn)要求，但是根據(jù)不同企業(yè)對生產(chǎn)要求的不斷改變，其缺少程式化設(shè)計的弊端便也隨之暴漏出來。為了有效彌補這一缺陷企業(yè)應(yīng)加強機床的空間建模，在企業(yè)中普及這一機床技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 凈態(tài)補償法和蹤合動態(tài)補償法的基本應(yīng)用

我國迄今為止為有效防止機床生產(chǎn)中的誤差出現(xiàn)，曾投入了大量的技術(shù)人員對這一問題加以研究，經(jīng)研究表明這項技術(shù)的誤差值可通過補償技術(shù)的應(yīng)用而自動校正，在技術(shù)應(yīng)用后期技術(shù)人員便不再對機床的結(jié)構(gòu)進行改進，因為相比提升機床精度這項技術(shù)更具備有技術(shù)人員所追求的要素，這個要素就是降低生產(chǎn)中的投入資金。

這項技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，是實時補償技術(shù)的發(fā)展，能根據(jù)工況、環(huán)境條件和空間位置變化來自動調(diào)整補償量，并能對各種誤差進行綜合補償。因此，必須加大對誤差補償研究的投入，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品建立最有效、最及時、最精確的誤差模型，從簡單到復(fù)雜，逐漸建立誤差補償技術(shù)的應(yīng)用體系。如通過研究人員提出的基于多體系統(tǒng)理論的數(shù)控機床的幾何和熱誤差的綜合數(shù)學(xué)模型的補償方法、結(jié)合模糊邏輯與人工智能的動態(tài)誤差的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以及在多變量模糊模型工件結(jié)構(gòu)與參數(shù)辨識中提出的主分量分析建模的新方法等，不斷地提高誤差的辨識速度和精度，從而有效提高數(shù)控機床的精度。

2.3 誤差合成補償法

這種補償法主要是以誤差合成公式理論作為其應(yīng)用的主要依據(jù)，這種方法可通過對測量法的計算來得出機床實際的誤差值，之后再由誤差值進行公式合成計算出最終的誤差量。在這種方法的早期應(yīng)用中，國外的某研究所的研究人員針對特定型號的測量機和其測量距離，在一定時間內(nèi)測量出其工作空間中出現(xiàn)的大量誤差，并且在充分考慮到溫度造成影響的情況下，利用誤差參數(shù)進行誤差值的計算。在計算中國外研究人員得出適當(dāng)運用矢量圖，便可得出機床各部件的誤差值，這一技術(shù)的應(yīng)用加深了機床幾何差的進一步研究。

3 結(jié)論

到目前為止我國大部分企業(yè)已針對機床誤差防止及其補償技術(shù)進行了大量研究工作，在獲得研究成果的同時，也為今后技術(shù)人員的加深研究提供出很好的借鑒。我國技術(shù)人員通過對補償技術(shù)應(yīng)用來降低機床在實際操作時所出現(xiàn)的誤差，伴隨著生產(chǎn)精度的不斷提升，解決了數(shù)控機床在加工生產(chǎn)中所存在的一系列問題。因此我國機械制造產(chǎn)業(yè)可通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù)來彌補機床生產(chǎn)中的缺陷。

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