影響數(shù)控機(jī)床加工精度因素及改進(jìn)關(guān)鍵問題探討

李建

（常德達(dá)門船舶有限公司，湖南 常德 415002）

數(shù)控機(jī)床技術(shù)是機(jī)械制造技術(shù)的重要組成部分，已經(jīng)得到了非常普遍的使用，有著不可替代的作用，對于機(jī)械制造業(yè)來說是非常關(guān)鍵的一項技術(shù)，大大的加快了機(jī)械制造的效率和質(zhì)量，能夠為行業(yè)帶來極大的推進(jìn)作用。而對于機(jī)械產(chǎn)品來說，它的精度是一項非常重要的參數(shù)，和產(chǎn)品的性能有著直接的聯(lián)系，而作為機(jī)械產(chǎn)品主要的制作體系的數(shù)控機(jī)床，它對于最終的機(jī)械產(chǎn)品的精度是有著關(guān)鍵的作用的。為了滿足越來越高的精度需求，我們對于數(shù)控機(jī)床的要求也是日益增長，相關(guān)的領(lǐng)域也都在不斷的探索增加數(shù)控機(jī)床精度的方法。對于數(shù)控機(jī)床精度的影響主要是體現(xiàn)在三個方面，分別是機(jī)床的硬件的精度、伺服系統(tǒng)的精度以及數(shù)控編程的精度等，除了這些，在進(jìn)行加工的過程中，同樣還有其他的一些細(xì)節(jié)也會影響到機(jī)床的加工精度，因此，要想提供加工精度，一定要做好綜合的設(shè)計和考慮，同時還要注意到細(xì)節(jié)處的問題。

1 數(shù)控機(jī)床介紹

數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造中的應(yīng)用是非常多的，通常都是用作對于比較復(fù)雜的零件進(jìn)行加工，能夠保證零件的加工精度和質(zhì)量，加工速度也很快，但是一般設(shè)備都會比較復(fù)雜，成本會比較高。

1.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)

我們可以把數(shù)控機(jī)床分成主機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控編程系統(tǒng)以及加工輔助系統(tǒng)幾個部分。其中，主機(jī)系統(tǒng)是進(jìn)行機(jī)械加工的結(jié)構(gòu)，通常進(jìn)行的工作主要是對工件進(jìn)行切削等形式的加工；而數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的控制環(huán)節(jié)，這也是數(shù)控機(jī)床的主要特征，通過進(jìn)行編程的設(shè)計和輸入，就可以對車床進(jìn)行控制，自動對工件進(jìn)行一定的加工和處理。驅(qū)動系統(tǒng)則是機(jī)床的動力機(jī)構(gòu)，為其提供工作動力。加工輔助系統(tǒng)，顧名思義也就是為了加工的進(jìn)行提供的一些額外的輔助功能的機(jī)構(gòu)，幫助加工能夠更加順利、精確的進(jìn)行。

1.2 數(shù)控機(jī)床的工作程序

數(shù)控機(jī)床的最大的特點就是可以通過編程對工作的過程進(jìn)行設(shè)定，減少了對人工的依賴，首先是對零件的加工程序進(jìn)行編程，將這一語言輸入到NC裝置，然后就經(jīng)由伺服系統(tǒng)對車床部件進(jìn)行驅(qū)動，對零件進(jìn)行相應(yīng)的加工操作，其程序如圖1所示。

圖1 數(shù)控車床加工流程圖

1.3 影響數(shù)控機(jī)床加工精度的主要因素

對于數(shù)控機(jī)床來說，其自身的機(jī)械加工精度、伺服系統(tǒng)的驅(qū)動精度等都能夠?qū)C(jī)床的加工精度產(chǎn)生作用，主要的影響因素有以下幾種情況。

1.3.1 數(shù)控機(jī)床加工中的位置誤差因素

通常來說，在零件加工完成以后，它的實際的相對尺寸參數(shù)和設(shè)計的尺寸參數(shù)之間的差異就是位置誤差，包括垂直度、對稱度等的區(qū)別都屬于是位置誤差。而對于數(shù)控機(jī)床來說，這種誤差大多數(shù)是由于在進(jìn)行加工的時候，由于傳動問題形成的，也有些是因為摩擦力對于刀頭產(chǎn)生作用而出現(xiàn)的，這些都可以稱為死區(qū)誤差。在使用數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行加工的時候，操作人員都是通過伺服電機(jī)設(shè)備來對機(jī)床機(jī)型驅(qū)動和操作，進(jìn)而對零件進(jìn)行加工的，其主要的作用部件就是滾珠絲杠部件，如果這一部件出現(xiàn)誤差，就會直接的作用到加工的精度上，這也是比較常見的影響機(jī)床加工精度的因素。

1.3.2 機(jī)床定位因素

經(jīng)過實際的工作經(jīng)驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工操作的時候，機(jī)床的定位是否精準(zhǔn)對于能夠?qū)α慵M(jìn)行精確的加工是有著非常顯著的作用。很多時候在加工中出現(xiàn)的誤差都是由這種定位因素造成的，在這里面，最能影響這種定位精度的就是進(jìn)給系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以分為電氣控制系統(tǒng)與機(jī)械傳動系統(tǒng)，而能夠影響到定位精準(zhǔn)度的就是機(jī)械傳動系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床可以有閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)兩種，對閉環(huán)系統(tǒng)來說，這種位置偏差產(chǎn)生的影響能夠被預(yù)防，但是在開環(huán)系統(tǒng)中，要想做好定位監(jiān)控則是非常困難的，所以在這種情況下，機(jī)床的加工精度很容易產(chǎn)生波動。

1.3.3 數(shù)控機(jī)床的幾何誤差因素

在使用數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行操作的時候，會產(chǎn)生大量的熱量，摩擦力也會增加，這些都會對機(jī)床的構(gòu)件，包括夾具以及刀具等產(chǎn)生一定的影響，可能會產(chǎn)生一定的形變，這樣就會影響到機(jī)床的幾何精度，相應(yīng)的被加工的零件的精度也會受到影響，這就是幾何誤差造成的影響。

通過進(jìn)行調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，這種情況的產(chǎn)生是由兩方面的原因引起的。一方面是機(jī)床自身存在的幾何誤差，也就是其自身構(gòu)件的精準(zhǔn)度的作用，包括工作面以及機(jī)床導(dǎo)軌的水平情況以及垂直度等問題，還有就是刀具以及夾具的幾何精度。另一方面則是外部作用對機(jī)床產(chǎn)生的影響，比如加工過程中的力的作用或者是熱的作用等，這些也都會導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)幾何形變，引起機(jī)床的加工精度的改變。

2 數(shù)控機(jī)床加工精度改進(jìn)方案

2.1 加強(qiáng)對于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計

數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)使用的已經(jīng)非常普遍，應(yīng)用的領(lǐng)域也是更加廣泛，對于機(jī)械生產(chǎn)有著極大的幫助作用，技術(shù)和經(jīng)驗已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是還是存在著一些不足的地方，影響了加工的精度，限制了數(shù)控車床的使用范圍。要降低這種影響，我們首先要從數(shù)控機(jī)床的機(jī)構(gòu)設(shè)計上來進(jìn)行改進(jìn)，要求要廣泛的總結(jié)實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題以及需求，在進(jìn)行設(shè)計的時候進(jìn)行充分的考慮，使得以及設(shè)計的更加科學(xué)、合理，實用性和精確性更高。

根據(jù)我國的數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀，可以通過對外采購的方式，購進(jìn)一些對精密度要求比較高的配件，來提升機(jī)床的加工精度和性能，同時也能夠一定程度上降低自身研發(fā)的費用，提高性價比。

為了降低機(jī)械的幾何形變，一定要保證結(jié)構(gòu)具有比較高的剛度，并且要確保結(jié)構(gòu)受力的均勻，這樣在承受外力作用的時候才具有更強(qiáng)的承受能力而不會出現(xiàn)形變，導(dǎo)致機(jī)床的加工精度的變化。要想提高零件的加工精度，就需要對零件進(jìn)行深入的分析，熟悉零件的性能需求，在加工的過程中，一定要按照要求的參數(shù)進(jìn)行加工，這樣才能夠保證零件的精度符合要求。在選擇加工使用的刀具以及夾具的時候，一定要根據(jù)實際的需求進(jìn)行選擇，需要進(jìn)行全面的考量，才能最終確定使用何種部件來進(jìn)行加工。

一定要注意對于機(jī)床的結(jié)構(gòu)重心的設(shè)計和安排，這一參數(shù)對于機(jī)械的形態(tài)的影響是非常關(guān)鍵的，最好是把重心設(shè)計的低一些，這樣機(jī)床的擺動模態(tài)頻率就會比較高，這樣能夠降低機(jī)床的負(fù)荷，抗形變能力也會增強(qiáng)。同時還要盡可能的將結(jié)構(gòu)都集中在下部，減少上部結(jié)構(gòu)。為了降低熱效應(yīng)對于機(jī)床的影響，還需要對主軸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，提高的熱態(tài)性能，更加的耐熱而不會產(chǎn)生形變，這樣也有利于加工精度的提升。

2.2 改善機(jī)床導(dǎo)軌幾何精度

除了機(jī)床的自身結(jié)構(gòu)外，機(jī)床的導(dǎo)軌精度對于其加工精度來說也是有著很大的影響，在進(jìn)行加工的時候會產(chǎn)生劇烈的振動，這時候就需要導(dǎo)軌具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性以及剛度，才能夠保障加工的精準(zhǔn)性，為了滿足這一要求，我們需要使用鋼制的滑動軌道，并對其進(jìn)行整體的磨削。這樣，導(dǎo)軌的幾何精度就有了保證。

2.3 提高設(shè)備檢查與誤差防止

這種方式是對可能影響到加工精度的誤差的預(yù)防措施，通過合理的方案，對設(shè)備進(jìn)行規(guī)范性的檢查，做好對于設(shè)備的運行狀況以及環(huán)境的監(jiān)督，這樣也能夠一定程度上保證設(shè)備的加工精度，同時在進(jìn)行設(shè)計的時候，還要考慮到多種因素的影響，做好相應(yīng)的防范措施，將誤差出現(xiàn)的幾率降到最低，盡可能的減少對于加工精度的影響。

3 結(jié)語

隨著我國的機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也是越來越普遍，對于機(jī)床來說，它的加工精度是一個非常重要的性能參數(shù)，直接關(guān)系著其應(yīng)用的范圍，對于其加工的產(chǎn)品有著重要的影響。文中對數(shù)控機(jī)床的工作流程做了簡單的介紹，并分析了影響數(shù)控機(jī)床加工精度的各類因素，在這一基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)方案，以此提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，為機(jī)械制造提供更好的服務(wù)。