數(shù)控車床加工精度的影響因素研究

蔣華平

【摘 要】在機械零部件加工過程中，數(shù)控車床對于產(chǎn)品質(zhì)量與加工精度具有至關重要的影響。換句話說，數(shù)控車床也就是零部件加工是否能夠符合相關加工要求的關鍵。本文主要分析了數(shù)控車床的特點，以及影響車床加工精度的主要因素，最后對數(shù)控車床加工精度的改進提出了一些方法，從而為相關的加工工作提供一些參考。

【關鍵詞】數(shù)控車床；加工精度；影響因素

在機械加工中，數(shù)控車床的應用十分普及，并憑借其較高的精度和控制水平，以及較高的生產(chǎn)效率受到生產(chǎn)企業(yè)的青睞。作為現(xiàn)代化科學技術的集成，數(shù)控車床自從誕生的時候開始就成為企業(yè)的寵兒。在數(shù)控車床中，最常見的結構就是多工位刀塔技術結構以及動力刀塔技術結構。這兩種技術結構更好地保障了數(shù)控車床優(yōu)秀的機加工性能，使數(shù)控車床能夠加工出許多結構復雜的工件。此外，數(shù)控車床還可以進行插補等技術活動，為復雜工件較高的加工質(zhì)量提供了有力的保障，不僅提高了整個制造業(yè)的技術水平與科技含量，而且提高了制造業(yè)所能獲得的經(jīng)濟效益。然而對于數(shù)控車床來說，還有很多因素能夠影響到其加工的精度。下面，筆者將對這些因素進行分析，并提出一些改進措施。

1 數(shù)控車床的加工特點

與傳統(tǒng)意義上的普通車床加工相比，數(shù)控車床加工的特點更加鮮明：首先，從加工的技術上看，數(shù)控車床所加工的工件具有更高的精度和更優(yōu)秀的加工質(zhì)量。其次，從技術水平上看，多坐標聯(lián)動機制的引入，使數(shù)控車床可以加工出更加復雜的工件，使工件加工的技術水平獲得更大提升。第三，從生產(chǎn)效率上看，每一企業(yè)往往擁有幾種不同的加工設備，導致生產(chǎn)流程的復雜化。在這樣的情況下，操作數(shù)控車床時，只需改變其中的數(shù)控技術程序即可，而無需大規(guī)模改動甚至重新安裝整個生產(chǎn)線，這樣不僅使加工的效率獲得較大幅度的提升，而且也使數(shù)控車床獲得了更廣泛的應用范圍。第四，從整體層面來看，數(shù)控車床在同樣的時間內(nèi)能夠加工出更多的產(chǎn)品，具有更高的生產(chǎn)效率。從相關的數(shù)據(jù)中可以看出，數(shù)控車床的加工效率是普通車床的3到5倍，這一點是普通車床所無法比擬的巨大優(yōu)勢。第五，從車床運行過程上看，數(shù)控車床具有更高的自動化水平，不僅不再需要過多的勞動力，而且使現(xiàn)有的工作人員減輕了很大的工作負擔。最后，從加工技術上看，數(shù)控車床所應用的加工技術精密性更高。正是由于這些特點，導致數(shù)控車床需要工作人員具有更豐富的專業(yè)知識和更高的操作水平。

2 影響數(shù)控車床加工精度的主要因素

（1）伺服系統(tǒng)的誤差

在數(shù)控車床中，伺服系統(tǒng)就是其中樞，可以說，伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床中的重要結構。伺服系統(tǒng)主要通過驅(qū)動車床的部件，使車床對零件進行加工。此外，伺服系統(tǒng)想要實現(xiàn)其功能，還必須依靠電動機來對絲杠進行驅(qū)動。在這一過程中，絲杠的傳動精度會對伺服系統(tǒng)的控制精度產(chǎn)生直接的影響。在通常情況下，數(shù)控車床所用到的是閉環(huán)控制伺服進給系統(tǒng)。在進行加工的過程中，伺服系統(tǒng)首先要對將信號傳遞給絲杠，之后，絲杠會產(chǎn)生反方向運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，在這個時候，絲杠就會在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就會導致車床產(chǎn)生反向的間隙誤差，從而導致工件的加工精度降低，進而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）刀具參數(shù)的誤差

在使用數(shù)控車床進行加工的過程中，產(chǎn)品的切削主要是通過刀具來完成，進而一步一步加工出符合需要的成品。而刀具的控制，主要依靠加工之前就已經(jīng)編寫好的程序。在進行加工的過程中，刀具往往會產(chǎn)生一定程度的偏差。由于數(shù)控車床的加工精度較高，因而一開始這一偏差并不會明顯影響產(chǎn)品的精度與質(zhì)量。但如果不加以有效控制，就會導致偏差越來越大，并最終達到甚至超過產(chǎn)品質(zhì)量所能允許的最大值。有鑒于此，操作者就必須重視數(shù)控車床中的刀具參數(shù)設定。在編寫相關程序時，必須充分結合產(chǎn)品的特點和對質(zhì)量與精度的要求，認真計算與分析刀具的軸線偏差，并加以合理的修正。

（3）操作者對精度的影響

在加工過程中，操作者的業(yè)務素質(zhì)與經(jīng)驗也會對產(chǎn)品的精度與質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。一方面，操作者由于業(yè)務水平達不到要求，或者對于所使用的車床不夠熟悉，因而在操作過程中往往無法有效應付加工過程中產(chǎn)生的各種誤差。另一方面，在加工過程中，車床往往會產(chǎn)生一些故障或突發(fā)情況。在這樣的情況下，缺乏經(jīng)驗的操作者往往無所適從，或者做出不恰當?shù)奶幹煤驼{(diào)整，這也會導致加工過程中誤差變大，產(chǎn)生一些不必要的次品。這些問題都對操作者的業(yè)務素質(zhì)與工作經(jīng)驗提出了較高的要求。然而，在我國，目前優(yōu)秀的數(shù)控車床操作者正處于緊缺狀態(tài)，這對于我國制造業(yè)水平的提高是十分不利的。

3 提高數(shù)控車床加工精度的方法

（1）抑制伺服系統(tǒng)誤差

通過分析可知，伺服系統(tǒng)能夠?qū)?shù)控車床的加工活動產(chǎn)生至關重要的作用，而且會對加工出的工件的加工精度產(chǎn)生直接的影響。有鑒于此，操作者對伺服系統(tǒng)在加工過程中產(chǎn)生的誤差就不能不給以足夠的重視。為使伺服系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的誤差得到有效的控制，不僅需要對車床的設計進行合理優(yōu)化，而且需要采用具有更加優(yōu)秀動態(tài)性能的驅(qū)動裝置，對伺服系統(tǒng)的抗壓水平與抗載能力進行提升。在確定數(shù)控車床中的伺服系統(tǒng)已經(jīng)得到優(yōu)化之后，還必須對系統(tǒng)參數(shù)做進一步的優(yōu)化，選擇更高的位置開環(huán)增益，從而在車床運行的過程中保障其加工精度。

（2）合理修正刀具參數(shù)偏差

在進行刀具參數(shù)設定的過程中，操作者必須注意到各種可能導致偏差的原因，并在編寫參數(shù)程序時加以參考和修正。在這里可以舉一簡單事例，如某一工件在加工過程中，發(fā)現(xiàn)每隔一批加工的工件都比上一批大1微米左右，那就必須重新設定刀具的參數(shù)，且在進行參數(shù)設定的過程中，要參考出現(xiàn)的這一偏差數(shù)據(jù)，設定刀具每隔固定的時間就收緊1微米左右，從而與正常產(chǎn)生的誤差相互抵消，達到最大限度降低誤差的目的。

（3）有效運用消除誤差的方法

在實際工作中，消除誤差的方法主要有誤差補償法與誤差防止法兩種。所謂的誤差補償法，就是合理運用數(shù)控系統(tǒng)中的補償功能，對于已經(jīng)存在的坐標軸進行合理的補償。一些企業(yè)現(xiàn)有的車床并不具備較高的精度，這種情況就可以運行這一方法，從而使工件的加工精度得到較大提升。要真正實施誤差補償法，車床的硬件與軟件都可以做文章。例如，一些數(shù)控車床應用的是半閉環(huán)式的伺服系統(tǒng)，這種類型的車床在進行加工的過程中會因為反方向的偏差導致定位精度下降，所以在進行誤差的消除工作時，可以用反方向的偏差對已經(jīng)產(chǎn)生的誤差進行補償。所謂的誤差防止法，就是指數(shù)控車床在進行設計與制造過程中，通過提高車床所用機械零件的加工精度，來防止出現(xiàn)誤差。這種方法主要適用于數(shù)控車床設計與制造企業(yè)，其最主要的特點就是可以有效控制加工精度的整體誤差。而對于應用數(shù)控車床進行加工工作的企業(yè)來說，這種方法成本過高，并不適用。與此同時，由于制造車床的零部件本身就會存在一定的誤差，因而車床本身的加工精度就比較難以提高。

4 總結

總而言之，在進行工件加工的過程中，數(shù)控車床由于具有較高加工精度與加工效率，因而對加工活動和整個制造業(yè)水平的提升都具有重要的作用。而在加工過程中，總會產(chǎn)生由于各種原因?qū)е碌募庸ふ`差，導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。本文詳細分析了影響數(shù)控車床加工精度的一些因素，并針對這些因素找出了一些改進的方法，希望可以對制造業(yè)的發(fā)展作出一些貢獻。

【參考文獻】

[1]趙昕.數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及對策[J].赤子（上中旬），2017，05：285.

[2]薛命全.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高方法分析[J].工業(yè)設計，2017，07：139-140.endprint