論數(shù)控機(jī)床精度的影響因素及優(yōu)化措施

張鵬

【摘? ? 要】隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)也有了很大的進(jìn)步。社會(huì)的迅猛發(fā)展給數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用提供了更多的便利條件，而且，目前我國(guó)機(jī)械加工技術(shù)水平日益提升，人們對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度性能也提出了更加嚴(yán)格的要求。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床精度? 影響因素? 優(yōu)化措施

中圖分類(lèi)號(hào)：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.24.005

文章主要對(duì)數(shù)控機(jī)床精度的影響因素進(jìn)行詳細(xì)闡述，分析其影響情況以及原因，提出有效的優(yōu)化措施，進(jìn)而推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的高精度發(fā)展進(jìn)程。

一、我國(guó)數(shù)控機(jī)床以及精度評(píng)價(jià)方法的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段高精尖的數(shù)控機(jī)床主要應(yīng)用在我國(guó)航空、軍工、汽車(chē)以及發(fā)電儀器等制造行業(yè)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)擁有幾十年的發(fā)展時(shí)間，并且已取得了顯著的成果，目前已經(jīng)掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服動(dòng)力、主機(jī)研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，其中還有一些核心技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)是當(dāng)今世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量最大的大國(guó)，自己研發(fā)的數(shù)控機(jī)床的比例逐漸增加，相關(guān)數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的人才團(tuán)隊(duì)也在迅速擴(kuò)大。不過(guò)，現(xiàn)階段自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床一些技術(shù)依舊存在諸多的問(wèn)題，舉例而言：自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床在外觀上和進(jìn)口數(shù)控機(jī)床基本一致，作用也不分上下，可是在性能和精度上卻相差較多，進(jìn)而造成“形”像卻“神”不像的狀況。

（二）我國(guó)數(shù)控機(jī)床精度評(píng)價(jià)方法的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)控機(jī)床評(píng)價(jià)方法主要包括以下幾種：第一種，數(shù)控機(jī)床神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)方法：該精度評(píng)價(jià)方法的英文簡(jiǎn)稱(chēng)為ANN（全稱(chēng)是Artificial Neural Network）。該方法主要特點(diǎn)是利用一種非線性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行收集、采樣，并對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)估內(nèi)容進(jìn)行研究、分析，最終得出較為全面且客觀的評(píng)價(jià)結(jié)論。該評(píng)價(jià)方法擁有十分強(qiáng)大的自組合、自適應(yīng)以及自學(xué)習(xí)的能力。不過(guò)該評(píng)估方法存在的問(wèn)題有：不能科學(xué)、有效的對(duì)初始樣本進(jìn)行提取，所以必須與其他類(lèi)別的評(píng)估方法配合使用。第二種，數(shù)控機(jī)床粗糖精度評(píng)價(jià)方法：該精度評(píng)價(jià)方法的英文簡(jiǎn)稱(chēng)是RST（全稱(chēng)是Rough Set Theory）。這種精度評(píng)價(jià)方法可以有效的解決不穩(wěn)定性以及模糊較為嚴(yán)重的數(shù)據(jù)信息，還可以把與權(quán)重有關(guān)的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成粗糖屬性的評(píng)價(jià)內(nèi)容。第三種，數(shù)控機(jī)床模糊精度評(píng)價(jià)方法：該精度評(píng)價(jià)方法的英文簡(jiǎn)稱(chēng)是FS（全稱(chēng)是Fuzzy Sets）。該精度評(píng)價(jià)方法是在上世紀(jì)末期由Lotfi以及A.Zadeh等一些自動(dòng)控制專(zhuān)家、學(xué)者提出的。該精度評(píng)價(jià)方法一般是用于展現(xiàn)部分事物的不穩(wěn)定性以及模糊性。模糊數(shù)學(xué)是Fuzzy Sets評(píng)價(jià)理論的本質(zhì)內(nèi)容，該評(píng)價(jià)原理可以把非定量評(píng)價(jià)的內(nèi)容，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度模式給轉(zhuǎn)換成定量評(píng)價(jià)的內(nèi)容。換言之，該精度評(píng)價(jià)方法能夠把受到各類(lèi)因素、因子影響的對(duì)象以及物件，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)原理獲取到較為科學(xué)、有效的評(píng)價(jià)整體。

總而言之，數(shù)控機(jī)床模糊精度評(píng)價(jià)方法可以有效的處理難以量化以及模糊等內(nèi)容，而且還擅于解決諸多不穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)問(wèn)題。

二、針對(duì)數(shù)控機(jī)床精度問(wèn)題應(yīng)采取的優(yōu)化措施

（一）改變數(shù)控機(jī)床主軸的精度

除了數(shù)控機(jī)床床身之外，主軸也是數(shù)控機(jī)床是最重要的零部件之一。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工處理的零件精度時(shí)，基本都是由數(shù)控機(jī)床的主軸精度和主軸對(duì)導(dǎo)軌以及關(guān)鍵零部件的位置精度決定。改變數(shù)控機(jī)床主軸精度的過(guò)程中，一定要關(guān)注主軸和處理進(jìn)給方向的平行情況;針對(duì)多軸箱而言，要關(guān)注不同距離，加工精度需求較高的主軸和模板套筒的同軸情況;在使用有關(guān)夾具、模型以及機(jī)床多軸設(shè)備時(shí)必須關(guān)注相對(duì)位置的情況，如果出現(xiàn)不合理情況必須及時(shí)進(jìn)行改變和調(diào)整;對(duì)于孔深大小有明確要求的零件，在使用數(shù)控機(jī)床加工時(shí)必須關(guān)注軸向處理位置的實(shí)時(shí)變化情況。

（二）對(duì)數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌精度進(jìn)行提升

在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌維修過(guò)程中，由于不同儀器的特征不一樣，修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)所需要使用的方法差別也較大，以下幾種是應(yīng)用最為廣泛的方法：刮研法、精磨代刮法。針對(duì)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)淬硬加工的導(dǎo)軌面而言，一般只能使用精磨代刮法，而不建議使用刮研法。針對(duì)一些磨損面較多的導(dǎo)軌而言，無(wú)論是使用刨削代刮法還是精磨代刮法，在進(jìn)行修復(fù)過(guò)程中每一次代刮之后的殘余數(shù)量都必須保證在最低數(shù)值范圍以下，只有這樣才能有效避免對(duì)導(dǎo)軌自身的剛度造成負(fù)面效應(yīng)。針對(duì)急需進(jìn)行大面積修維護(hù)但磨損數(shù)量較少的導(dǎo)軌而言，其表面出現(xiàn)較為明顯的溝槽、痕跡或是拉毛等狀況時(shí)，建議使用環(huán)氧樹(shù)脂（石英粉）進(jìn)行后期處理，在進(jìn)行補(bǔ)焊的過(guò)程中可以應(yīng)用如下工具：巴氏合金焊條、鑄鐵冷焊條以及、銀焊條等等。

（三）使用誤差補(bǔ)償技術(shù)

使用誤差補(bǔ)償技術(shù)可以有效的提升數(shù)控機(jī)床的精度，使用誤差補(bǔ)償技術(shù)需要考慮到以下幾種情況：第一，目前采用反向偏差補(bǔ)償技術(shù)的自主研發(fā)數(shù)控機(jī)床，其精度大多數(shù)都超過(guò)0.025mm，可是補(bǔ)償作用不夠明顯。針對(duì)以上數(shù)控機(jī)床而言，在特定的場(chǎng)景下，可以通過(guò)編程的途徑來(lái)提高定位精度，減少間隙大小，在保證機(jī)械構(gòu)件不發(fā)生變化的狀況下，只要確保單向定位處于插補(bǔ)源頭，就可以進(jìn)行正常的插補(bǔ)處理工作。針對(duì)其他類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床而言，一般在數(shù)控儀器內(nèi)部設(shè)置多個(gè)位置信息，目的在于存儲(chǔ)間隙數(shù)值大小。倘若數(shù)控機(jī)床的軸端被要求改變運(yùn)動(dòng)軌跡，數(shù)控機(jī)床就可以自行的獲取相應(yīng)軸端的間隙數(shù)值大小，并且對(duì)位置信息進(jìn)行補(bǔ)償和修訂工作，讓數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地控制，進(jìn)而減少反向偏差對(duì)數(shù)控機(jī)床精度的負(fù)面作用。第二，如果檢測(cè)到數(shù)控機(jī)床的定位偏差過(guò)大，超出定位偏差最大范疇，就需要對(duì)數(shù)控機(jī)床采用誤差補(bǔ)償技術(shù)。誤差補(bǔ)償技術(shù)主要指的是人工對(duì)機(jī)床CNC系統(tǒng)進(jìn)行修訂，進(jìn)而降低定位誤差。該過(guò)程的操作流程如下：1.對(duì)數(shù)控機(jī)床的CNC控制系統(tǒng)進(jìn)行備份，確保已有的補(bǔ)償系數(shù)安全、可靠。2.通過(guò)數(shù)字通訊技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床CNC程序進(jìn)行編寫(xiě)和修訂，并把最終信息傳輸給數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床由于長(zhǎng)時(shí)間工作，其自身器件很容易出現(xiàn)不同程度的磨損情況，進(jìn)而使得機(jī)床精度下降。因此，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行使用時(shí)需要加大對(duì)儀器的關(guān)注力度，必須應(yīng)用科學(xué)、安全的方法對(duì)影響數(shù)控機(jī)床精度的因素進(jìn)行處理，只有這樣才能保證數(shù)控機(jī)床擁有最好的工作狀態(tài)，零件的加工質(zhì)量也會(huì)得到進(jìn)一步提升。

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