數(shù)控車床加工精度的工藝處理及優(yōu)化研究

王冰

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在制造業(yè)當(dāng)中也在大量使用數(shù)控技術(shù)，并且越來越成熟完善。在數(shù)控車床技術(shù)中，需要注意的問題有很多，其中一個(gè)就是零件加工精度的工藝處理及優(yōu)化。它對(duì)車床技術(shù)的安全與質(zhì)量有直接的影響。基于此，詳細(xì)的分析了數(shù)控車床加工精度的主要影響因素，并提出的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工精度；工藝處理；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.28.087

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國制造行業(yè)的水平在不斷的提高，廣泛的使用數(shù)控技術(shù)和數(shù)控設(shè)備。并且數(shù)控技術(shù)目前還在不斷的提高，數(shù)控車床在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了廣泛的使用，進(jìn)一步達(dá)到社會(huì)發(fā)展的要求。由于我國各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中在廣泛的使用數(shù)控車床技術(shù)，所以在各種精密儀器制造的過程中也逐步在使用數(shù)控車床技術(shù)，并成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要代表。數(shù)控車床技術(shù)在不斷提高不斷發(fā)展的過程中，給社會(huì)各領(lǐng)域在制造生產(chǎn)的過程中提供更加方便的條件，但是隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，給數(shù)控車床技術(shù)提出了更高的要求，因此，我國目前制造行業(yè)中首先要解決的問題且必須要解決的就是如果提高數(shù)控車床加工精度。

1 數(shù)控車床加工精度的主要影響因素

數(shù)控車床加工精度主要有兩種：一種是數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，另一種是車床自身的機(jī)械精度；一個(gè)企業(yè)立足于社會(huì)和市場的最基本條件就是產(chǎn)品的質(zhì)量，而數(shù)控車床技術(shù)其有直接的影響，進(jìn)而對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和聲譽(yù)有直接的影響，因此在數(shù)控車床加工生產(chǎn)中對(duì)加工精度有更高的要求。操作人員的編程精度、插補(bǔ)精度、數(shù)控車床系統(tǒng)的精度、零件的材料以及伺服系統(tǒng)的控制精度等因素都會(huì)影響數(shù)控車床的加工精度，總體對(duì)這些因素進(jìn)行分類，有以下幾種：數(shù)控車床自身精度因素、伺服系統(tǒng)的誤差及抑制、機(jī)床夾具的制造和零件裝夾方式因素、對(duì)刀試切技術(shù)和測量誤差因素、車刀材質(zhì)和車刀選用因素、切削用量的合理選擇因素等。在實(shí)際的數(shù)控車床加工中，都要對(duì)每項(xiàng)影響因素進(jìn)行全面的分析，確保其加工精度，并且要采取一系列的有效措施將加工的誤差降低。

對(duì)數(shù)控車床的基本工作原理進(jìn)行分析可得知其工作的一個(gè)重要系統(tǒng)就是伺服系統(tǒng)，并且伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床組成中不可或缺。該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中最主要的就是是驅(qū)動(dòng)機(jī)床部件，從而將部件轉(zhuǎn)變成零件，進(jìn)而開始加工操作。此外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠對(duì)伺服系統(tǒng)的有效運(yùn)行有重要影響，伺服系統(tǒng)的控制精度主要是由絲杠的傳動(dòng)精度決定。一般情況下，在數(shù)控車床加工中所使用的都是閉環(huán)伺服系統(tǒng)。在具體的加工中，伺服系統(tǒng)需要先將信號(hào)傳遞給絲杠，然后絲杠進(jìn)行反向運(yùn)轉(zhuǎn)，在這個(gè)時(shí)候，絲杠會(huì)發(fā)生短時(shí)間的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這樣就會(huì)產(chǎn)生反向間隙誤差，從而影響加工精度。

2 數(shù)控車床加工精度的工藝處理及優(yōu)化措施

2.1 選擇合適的刀具材料和刀具角度

影響數(shù)控車床加工精度的因素中，十分重要的一個(gè)就是刀具的選擇，在數(shù)控車床加工活動(dòng)中，所使用的刀具都是標(biāo)準(zhǔn)系列刀具，基本上都會(huì)帶一整套數(shù)控刀具庫，在該庫中刀具的種類多且加工性能各不相同，所以在選用刀具的時(shí)候要結(jié)合工件的加工形狀以及材料。在數(shù)控車床加工精度中，刀具對(duì)其的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)方面是刀具材料，另一個(gè)方面是刀具角度，比如說所用刀具的材料選用是硬質(zhì)合金，該刀具的耐熱性、耐磨性以及硬度比較好，但是韌性卻比較差，不能有劇烈震動(dòng)和較強(qiáng)的沖擊力；高速鋼，韌性和強(qiáng)度比較好，僅此這種材料基本上都用在螺旋車刀中。在選擇車刀的時(shí)候一定要注意其幾何角度，因?yàn)檐嚨兜膸缀谓嵌葘?duì)零件的加工精度有直接的影響，要根據(jù)零件的加工需求選擇刀具。

2.2 加工零件的工藝性分析

在數(shù)控車床零件加工中，想要保證加工精度，就必須要對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，在分析的時(shí)候，可以從零件的形狀以及特性的基礎(chǔ)上對(duì)加工程序的先后進(jìn)行確定，在零件加工的時(shí)候，盡可能的對(duì)刀具不重復(fù)更換，這樣就減少對(duì)資源和時(shí)間的浪費(fèi)。另外，還要對(duì)加工零件的基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)面進(jìn)行確定，進(jìn)而避免在零件裝夾的過程過程中出現(xiàn)多次裝夾以及裝夾失誤的現(xiàn)象，確保零件在完成加工以后尺寸和位置精確。在數(shù)控車床零件加工的過程中要滿足兩種性質(zhì)，一種是加工可能性，另一中是加工便捷性。相關(guān)設(shè)計(jì)人員要在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)和加工工藝基準(zhǔn)一致的基礎(chǔ)上，且尺寸和基準(zhǔn)統(tǒng)一在協(xié)調(diào)的時(shí)候更加方便的前提下，對(duì)數(shù)控車床的加工便捷性在對(duì)零件加工時(shí)候的尺寸標(biāo)志進(jìn)行充分的考慮，從而對(duì)編程原點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行確定。

2.3 選擇合適的削切用量和削切液

背吃刀量、進(jìn)給速度、主軸切削速度是切削用量的主要內(nèi)容，在具體的工件加工中，要根據(jù)各種工件的不同加工方法，選擇合適的削切用量。以下是其選擇的原則：在粗車的時(shí)候，選擇的背吃刀量要比較大，從而提高加工的效率，然后對(duì)進(jìn)給速度、主軸切削速度選擇的時(shí)候也選擇大的；在精車的時(shí)候，選擇背吃刀量的時(shí)候要結(jié)合數(shù)控刀具的參數(shù)以及預(yù)留精車余量，并且刀削速度要選擇較高的，以確保加工的精度。由于數(shù)控車床刀具在削切的過程中會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦和溫度，刀具和工件的接觸處很容易發(fā)生變形，因此要將削切液使用在消缺的過程中，降低削切產(chǎn)生的摩擦以及溫度。一般在削切中用到的削切液都是乳化液，它具有較好的清洗作用和降溫作用。在數(shù)控車床各項(xiàng)條件都符合的基礎(chǔ)上，選擇合適的削切用量和削切液，從而提高加工精度。

2.4 選擇合適的加工工件裝夾方法

數(shù)控車床在對(duì)零件車削的過程中，所使用的零件裝夾方法和普通車床的零件裝夾方法基本上相同，在選用的時(shí)候一般要遵循的原則就是選擇組合式的夾具，并且對(duì)定位基準(zhǔn)要合理選擇，在對(duì)工件裝夾的時(shí)候避免出現(xiàn)多次裝夾、要選擇適合的夾緊方式。經(jīng)常用到的裝夾方式有：四爪單動(dòng)夾盤裝夾方式、開口環(huán)過渡夾緊方式、三爪自定心夾盤裝夾方式、一夾一頂裝夾方式、雙頂尖裝夾方式、軸向夾緊方式等。結(jié)合加工零件的特性對(duì)裝夾方式再進(jìn)行選擇，這樣不僅可以有效的提高零件的裝夾速度，使得零件的加工效率提升，還可以有效的提高零件的加工精度，使得數(shù)控車床零件加工質(zhì)量得到保證，從而將數(shù)控車床高效率和高精度的特點(diǎn)充分的發(fā)揮出來。

2.5 數(shù)控車床對(duì)刀的影響

在加工的過程中，在確定了零件的裝夾方式以后要確定刀具的對(duì)刀點(diǎn)。由工件原件所確定的工件坐標(biāo)系中相對(duì)工件開始運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)就是對(duì)刀點(diǎn)，在對(duì)對(duì)刀點(diǎn)確定的過程也就是零件的對(duì)刀。在數(shù)控程序中，對(duì)刀點(diǎn)也就是其起點(diǎn)。在數(shù)控車床運(yùn)行的時(shí)候，首先要將基準(zhǔn)點(diǎn)確定好，然后再對(duì)刀進(jìn)行切實(shí)，將這兩步完成以后才能運(yùn)行數(shù)控車床中的數(shù)控程序。在運(yùn)行的過程中，要合理的選擇刀的尺寸和對(duì)刀點(diǎn)，因?yàn)槠渲苯佑绊懼慵募庸ぞ龋绻麤]有選擇合理會(huì)造成行刀安全隱患。對(duì)刀點(diǎn)確定前要遵守三個(gè)原則：一在對(duì)數(shù)控程序和數(shù)值處理編制的時(shí)候可以進(jìn)行簡化；二降低對(duì)刀引起的零件加工誤差；三要方便找到對(duì)刀點(diǎn)。在選擇對(duì)刀點(diǎn)位置的時(shí)候可以從零件的中心孔、機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)、距離機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)的固定數(shù)值位置上進(jìn)行，確定對(duì)刀點(diǎn)的時(shí)候基本上都要遵循統(tǒng)一的原則，以確保加工精度和對(duì)刀速度。

2.6 伺服系統(tǒng)的誤差及抑制

對(duì)數(shù)控車床的基本工作原理進(jìn)行分析可得知其工作的一個(gè)重要系統(tǒng)就是伺服系統(tǒng)，且在數(shù)控車床組成中不可或缺，直接影響著數(shù)控車床的加工精度。因此，在數(shù)控車床加工活動(dòng)中要十分重視伺服系統(tǒng)，對(duì)其引起的加工誤差也要十分重視。要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控車床的設(shè)計(jì)的把控，如機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置要使用動(dòng)態(tài)性較好的裝置、增強(qiáng)伺服系統(tǒng)的抗載能力和抗壓水平，從而更好的把控伺服系統(tǒng)而引起的加工誤差。在對(duì)數(shù)控車床司法裝置進(jìn)行確定以后，還要對(duì)其系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行更深的優(yōu)化，如在開環(huán)增益的時(shí)候要選擇更高的位置，從而使伺服系統(tǒng)更加優(yōu)化。

2.7 誤差的改進(jìn)方法

在數(shù)控車床加工的過程中，通常都是采用誤差補(bǔ)償法對(duì)加工誤差進(jìn)行修改，該方法使用的時(shí)候是通過數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能進(jìn)行，對(duì)已有的坐標(biāo)軸進(jìn)行補(bǔ)償。部分?jǐn)?shù)控車床在加工零件的過程中精度較小，所以可以利用誤差補(bǔ)償法將加工精度提高，在使用該方法的時(shí)候可以利用硬件和軟件一同進(jìn)行。例如數(shù)控車床中的伺服系統(tǒng)是半閉環(huán)式的，在該伺服系統(tǒng)運(yùn)行的過程中由于反向間隙誤差而不能進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，這樣在對(duì)該誤差消除的獅虎就可以選擇誤差補(bǔ)償法。誤差防止法是另一中提高加工精度的方法，該方法的使用就是在數(shù)控車床設(shè)計(jì)生產(chǎn)的時(shí)候，將相關(guān)機(jī)械零件的精度提高，消除潛在的誤差。這種方法的特點(diǎn)就是控制數(shù)控車床加工精度的整體誤差，但是其成本沒有較好的優(yōu)勢，并且在原有基礎(chǔ)上再提高數(shù)控車床的加工精度比較困難，所以在消除誤差方面很少會(huì)選擇誤差防止法。

3 結(jié)束語

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，數(shù)控技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，因此數(shù)控車床技術(shù)在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛使用，目前是我國制造行業(yè)中很重要的一項(xiàng)技術(shù)。在零件加工的過程中，數(shù)控車床加工精度直接影響零件的安全與質(zhì)量，但是很多的因素對(duì)加工精度有直接影響。因此，本文對(duì)數(shù)控車床加工精度的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了提高數(shù)控車床加工精度的措施，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。在數(shù)控車床加工的過程中，要用多種方法對(duì)加工精度進(jìn)行有效控制，減少加工誤差，從而使加工精度得到更有效的提高，進(jìn)而提高企業(yè)的市場競爭力，進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)控車床技術(shù)更好的發(fā)展。

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