數(shù)控車床加工精度影響因素之研究

蔣經(jīng)緯

摘要：本文針對(duì)數(shù)控車床加工精度影響因素，結(jié)合理論實(shí)踐，在簡要闡述數(shù)控車床的基本組成和工作原理的基礎(chǔ)上，深入分析了影響數(shù)控車床加工精度的主要因素，并提出提高加工精度的方法。得出合理應(yīng)用補(bǔ)償、防止法、重復(fù)定位的辦法、合理應(yīng)用“一刀多尖”是提高數(shù)控車床加工精度關(guān)鍵的結(jié)論，希望對(duì)相關(guān)單位有一定幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工精度；影響因素；控制措施

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）06-0011-01

1 引言

數(shù)控車床是加工機(jī)械零件的主要設(shè)備，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床愈發(fā)先進(jìn)，發(fā)展至今基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化加工。但數(shù)控機(jī)床在加工操作中，會(huì)受到很多因素的影響，不利于加工零件精度的提高。如何有效控制這些因素對(duì)加工精度的影響是目前我國數(shù)控車床加工單位需要著重解決的問題。因此，本文基于理論實(shí)踐，對(duì)數(shù)控車床加工精度影響因素和控制措施做了如下分析。

2 數(shù)控車床的組成和工作原理

數(shù)控車床工作的總體流程由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)定，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙需求，對(duì)需要的機(jī)械零件進(jìn)行加工，把所需的參數(shù)編制成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以識(shí)別的程序，輸入CNC裝置中，然后把相關(guān)命令發(fā)送給伺服系統(tǒng)，來驅(qū)動(dòng)車床完成機(jī)械零件的加工[1]。

3 影響數(shù)控車床加工精度的主要因素

3.1 伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)因素

在正常加工時(shí)，滾珠絲杠和伺服電機(jī)主要呈反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)發(fā)生空隙的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而引發(fā)方向間隙誤差。與此同時(shí)，在外力的作用下數(shù)控車床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也發(fā)生不同程度的彈性變形，特別是加工部位和車床其他部位的受力情況不盡相同，引發(fā)的彈性間隙也會(huì)影響數(shù)控車床加工的精度，而且此種誤差是一種可累積的誤差，如果得不到及時(shí)解決，會(huì)造成更加嚴(yán)重后果。

3.2 數(shù)控車床車刀參數(shù)變化因素

數(shù)控車床在工作時(shí)，車刀的刀尖圓弧半徑、主偏角、刀尖和加工零件中心的高度偏差都可能影響數(shù)控機(jī)床的加工精度，在數(shù)控編程時(shí)主要注重分析。研究表明，影響數(shù)控車加工精度的程度存在較大的差別，比如：數(shù)控車床自身誤差占45%-65%，加工過程中產(chǎn)生的誤差占25%-40%，檢測(cè)誤差占10%-15%[2]。

4 提升數(shù)控車床加工精度的主要措施

4.1 合理應(yīng)用補(bǔ)償、防止法

建立數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系，從參考坐標(biāo)開始，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編號(hào)，Ow和Ot分別為與工件和刀具固聯(lián)的附加坐標(biāo)系，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系鏈如圖3所示。其中，Oan（n=1，2，3……）表示從床身到刀具的運(yùn)動(dòng)鏈，Obm（m=1，2，3…… ）表示從床身到工件的運(yùn)動(dòng)鏈，見圖1。

誤差的其他問題可以通過相應(yīng)硬件或者軟件來進(jìn)行處理。防止誤差的主要方法是做好預(yù)防處理，通過提前做好準(zhǔn)備工作，可有效消除一些不安因素對(duì)數(shù)控車床加工精度的影響，比如：提升數(shù)控車床的加工效率、為數(shù)控車床運(yùn)行營造良好的環(huán)境等，這些方法都是保證數(shù)控車床加工精度的主要措施。

4.2 重復(fù)定位法

（1）在進(jìn)行編程時(shí)，可以采用絕對(duì)值編程法，從而最大限度上降低誤差對(duì)加工精度的影響。當(dāng)最大加工長度小于或者等于1000mm時(shí)，數(shù)控機(jī)床Z軸的允許偏差為0.04mm，X軸的允許偏差為0.03mm；當(dāng)最大加工長度超過1000mm時(shí)，Z軸的允許誤差為0.05mm，X軸的允許誤差為0.03m。（2）在進(jìn)行對(duì)刀處理時(shí)，要盡量在基于零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，通過減少基準(zhǔn)不重疊的方法，把誤差降低到最小。（3）選擇最佳的加工路線，避免發(fā)生誤差累加。

4.3 合理應(yīng)用“一刀多尖”的加工方法

所謂一刀多尖指的是一把車刀上，安裝上多個(gè)刀尖，在具體一個(gè)過程中，根據(jù)被加工零件的具體特性，來進(jìn)行合理調(diào)整刀尖，從而提升加工的精度。在應(yīng)用此種方法時(shí)，在進(jìn)行刀車編程時(shí)，需要進(jìn)行依次編號(hào)，比如：1號(hào)車刀可以把編號(hào)設(shè)置為T01，促使一把車刀當(dāng)做兩把車刀來使用，既能增加車刀回轉(zhuǎn)的容量，還能提升角度選擇的便捷性。

4.4 絲杠進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)間隙的補(bǔ)償策略

數(shù)控車床在進(jìn)行螺紋加工時(shí)，刀具的橫縱轉(zhuǎn)向由絲杠的帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，而橫縱絲杠之間存在一定的間隙，從而增加數(shù)控車床加工的誤差，需要通過一系列方式方法來消除和補(bǔ)償間隙誤差，才能有效提升加工的精度。對(duì)于FANUC 0i等數(shù)控系統(tǒng)，有用于G00和G01的兩種反向間隙補(bǔ)償可供選用。如果把G01切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)測(cè)得的反向間隙值A(chǔ)輸人參數(shù)N011851將G00測(cè)得的反向間隙值B輸入?yún)?shù)N011852。

5 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入研究了數(shù)控車床加工精度的影響因素，研究結(jié)果表明，數(shù)控車床在加工效率、加工質(zhì)量等方面皆有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。影響加工精度因素包括：伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)因素和數(shù)控車床車刀參數(shù)變化因素。為有效解決這些因素對(duì)數(shù)控車床加工精度的影響，可以從補(bǔ)償、防止法、重復(fù)定位法、“一刀多尖”、絲杠進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)見習(xí)補(bǔ)償?shù)乃膫€(gè)方面入手來提升加工的精度。應(yīng)用研究表明，通過這四種方法，可大幅度提升加工的精度，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]肖樹劍.數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素及對(duì)策研究[J].科技風(fēng)，2017，（18）：172.

[2]鄧軍.數(shù)控車床加工精度的影響因素與精度提供方式研究[J].教育科學(xué)：全文版，2016，（10）：160.

Abstract：Control measureAiming at the factors influencing the machining accuracy of CNC lathes， combining with theoretical practice， based on a brief description of the basic composition and working principle of CNC lathes， this paper analyzes the main factors influencing the machining accuracy of CNC lathes and puts forward methods to improve the machining accuracy. It is concluded that reasonable application of compensation， prevention method， repeated positioning method and reasonable application of " one tool and many tips" are the key to improve the machining accuracy of CNC lathes. it is hoped that they will be helpful to relevant units.

Key words：numerical control lathe；machining accuracy；influencing factors； control measure