數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)分析及其存在的問題探討

岳徐翔

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

機械制造業(yè)是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，要求機械加工質(zhì)量必須能與時代的發(fā)展相接軌，進而才能發(fā)揮機械制造業(yè)對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐作用。在機械制造行業(yè)中，數(shù)控機床憑借著其自動化程度高、加工質(zhì)量好等優(yōu)點，已經(jīng)在我國的制造企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。對于數(shù)控機床而言，加工精度是其最重要的性能指標(biāo)，將對最終生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量造成直接影響。因此，數(shù)控機床的加工精度已經(jīng)成為了相關(guān)設(shè)計單位和制造企業(yè)所重點研究的對象。文章從誤差防治和誤差補償這兩個方面對數(shù)控加工精度的提高技術(shù)進行了分析，并進一步對其發(fā)展和應(yīng)用中存在的問題進行了探討，希望對促進機械數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展能夠有所借鑒。

1 數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)分析

對于數(shù)控機床而言，其系統(tǒng)誤差和隨機誤差是導(dǎo)致加工精度下降的重要因素，而造成加工誤差的原因比較多。例如機床本身的設(shè)計、制造和裝配精度；加工系統(tǒng)的熱變形；因加工切削力而導(dǎo)致的系統(tǒng)變形；運行工況和加工環(huán)境改變等等。無論是何種因素導(dǎo)致的加工誤差，要想消除加工誤差對加工精度的影響，都可以從加工誤差防止和加工誤差補償這兩個方面著手。

（1）加工誤差防止技術(shù)。所謂誤差防止就是通過運用一系列的技術(shù)手段來降低甚至是消除加工誤差的發(fā)生幾率。這些技術(shù)手段主要包括：①提升數(shù)控機床的設(shè)計和制造質(zhì)量；②確保機床的裝配過程科學(xué)；③對數(shù)控機床的應(yīng)用環(huán)境和操作過程進行管控；④定期對機床進行維護保養(yǎng)等等。下面將從幾何尺寸誤差的防止和熱變形誤差的防止這兩個方面對加工誤差防止法進行詳細(xì)討論。

對于幾何尺寸誤差，主要是由于數(shù)控機床裝配制造過程中的缺陷造成。因為機床零部件的裝備過程不夠科學(xué)合理，導(dǎo)致配合誤差出現(xiàn)，而這會進一步導(dǎo)致機床加工過程中出現(xiàn)零件變形等情況，進而造成幾何尺寸誤差。為了對這種誤差的發(fā)生進行控制，應(yīng)該對機床的裝配制造過程進行科學(xué)把握，尤其要重點加強對關(guān)鍵零部件配合誤差的處理，通過采用先進的裝配技術(shù)和材料來盡可能地降低配合誤差。

除了機床零件間的配合誤差之外，因為金屬切削加工過程中會產(chǎn)生大量的熱量，而這個熱量會導(dǎo)致數(shù)控加工系統(tǒng)發(fā)生熱變形，進而就會對加工精度尤其是超精密數(shù)控加工的精度造成直接影響。此外，機床工作中，電機、軸承、液壓傳動系統(tǒng)也是重要的熱源，這些部件在長時間工作后也會出現(xiàn)熱變形，進而導(dǎo)致加工精度出現(xiàn)不同程度的降低。對熱變形誤差進行控制要從降低熱源溫度和控制熱傳遞這兩個方面入手，具體則包括以下4種方式：①對熱源加強控制，使其發(fā)熱減少；②以冷卻為主，比如可以對發(fā)熱部位添加潤滑油和冷卻液，通過降低摩擦力來減少發(fā)熱；③對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，增加重點部分的散熱通風(fēng)性能；④附加能夠?qū)嵩礋崃窟M行均勻調(diào)節(jié)的控制場，將熱量控制在部件所能承受的范圍內(nèi)；⑤對機床的工作環(huán)境溫度進行控制，通過降低環(huán)境問題來降低熱源熱量。

（2）誤差補償技術(shù)。誤差補償?shù)膶嵸|(zhì)是通過人為制造一個新的誤差，進而起到削弱甚至是完全抵消原始誤差的目的。這種方法首先要求掌握誤差的產(chǎn)生、特點和規(guī)律，進一步建立誤差補償模型，最后盡量制造出一個與原始誤差大小相等、方向相反的新誤差，從而起到抵消原始誤差和提升加工精度的作用。加工誤差補償技術(shù)根據(jù)補償方式和原理又可以被進一步細(xì)分為以下3種：①單項誤差合成補償法。對機床的各個單項誤差進行直接測量，然后依據(jù)誤差合成理論計算補償點的誤差分量，進而實現(xiàn)對機床誤差的補償；②誤差直接補償法。運用插值法計算補償點的誤差分量，并在此基礎(chǔ)上進行誤差修正與補償；③相對誤差分解、合成法。從相對的綜合誤差中分解出機床的單項誤差，然后再依據(jù)誤差合成理論進行機床誤差的補償。

2 數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)在發(fā)展和應(yīng)用中存在的問題

誤差防止是提升數(shù)控加工精度的基本方法，但因為受到機床生產(chǎn)成本和母機加工精度等因素的制約，導(dǎo)致這種方法的運用受到限制，精度提升效果也不夠理想。與此不同的是，誤差補償是現(xiàn)實中廣泛采用的一種精度提升手段，但這種方法也存在一定問題。比如所構(gòu)建的誤差補償模型往往只能與特定的機床設(shè)備相適應(yīng)，缺乏通用化的誤差補償建模方法。同時，誤差補償?shù)那疤釛l件是必須能夠精準(zhǔn)地識別出誤差，但現(xiàn)有的誤差識別手段還不夠成熟，無法準(zhǔn)確、快速地識別出誤差。最后，誤差補償技術(shù)的運用還會受到數(shù)控系統(tǒng)硬件及其程序開放性的限制。

［1］梁杰.數(shù)控機床加工精度提高技術(shù)的進展及存在的問題［J］.時代農(nóng)機，2017，44（4）：40.

［2］郭烽，趙維浩，張玲，等.數(shù)控機床加工精度提高方法的措施［J］.工程技術(shù)（引文版），2016，（1）：202.