數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施研究

張 娟，周 丹

（武漢華中數(shù)控股份有限公司，武漢 430223）

現(xiàn)階段，機(jī)械制造業(yè)廣泛應(yīng)用數(shù)控車床，該加工技術(shù)具有工作效率高、加工精度高、自動化程度高、生產(chǎn)質(zhì)量高等應(yīng)用優(yōu)勢，有效提高企業(yè)的經(jīng)營效益。相較于普通車床，數(shù)控車床采用自動化機(jī)械處理系統(tǒng)，依據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行各項操作，提高主機(jī)發(fā)布指令，保障工件加工制造高效性。數(shù)控車床加工技術(shù)的應(yīng)用有效提高制造企業(yè)工作效率，降低資本投入，推動企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1 數(shù)控車床加工工藝原理

作為一種現(xiàn)代機(jī)械，數(shù)控車床實現(xiàn)加工制造全自動，主要由輔助、驅(qū)動、主機(jī)以及數(shù)據(jù)編程四個部分組成。數(shù)控車床最核心的裝置當(dāng)屬主機(jī)，該裝置主要發(fā)揮加工、切割工件的作用。主機(jī)加工工件部分主要包括床身、立軸、主軸以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)[1]，可以對直線圓柱、蝸桿、斜線圓柱、圓弧以及旋螺紋等工件進(jìn)行加工，工件性能繁多。數(shù)據(jù)編程裝置包括硬件裝置以及軟件內(nèi)核兩個部分，存儲、加工處理有效數(shù)據(jù)，并完成輸入編程。驅(qū)動裝置則是由進(jìn)給點(diǎn)擊、進(jìn)給單元、驅(qū)動單元以及主軸電機(jī)四個部分組成，通過遵照主機(jī)發(fā)布的指令，順序完成規(guī)定任務(wù)，是數(shù)控車床最為關(guān)鍵的驅(qū)動部件，數(shù)控車床主軸驅(qū)動以及進(jìn)給驅(qū)動均由驅(qū)動裝置完成。在數(shù)控車床加工工藝中，輔助裝置是由排屑、監(jiān)測以及噴射[2]等裝置組成，主要發(fā)揮制冷、照明以及潤滑的作用，有效輔助整體加工制造。

2 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受到編程精度、插補(bǔ)精度、伺服精度以及車精度等因素的影響，同時由加工制造、加工材料、設(shè)備安裝、質(zhì)量檢測、管理控制條件以及加工環(huán)境等多個因素共同決定。

首先，數(shù)控車床伺服系統(tǒng)在進(jìn)給方面存在誤差。在數(shù)控車床加工過程中，伺服系統(tǒng)自動操作管控，及時反饋設(shè)備運(yùn)作情況，發(fā)揮重要作用。傳動過程中驅(qū)動滾動絲杠同步上升或者下降，進(jìn)而影響數(shù)控車床加工精度。實際加工過程中伺服系統(tǒng)大多處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行時傳導(dǎo)錯誤信號，使得滾動絲杠發(fā)生反向運(yùn)轉(zhuǎn)[3]，進(jìn)而影響零件加工質(zhì)量；當(dāng)出現(xiàn)間隙則會使得數(shù)控車床發(fā)生空轉(zhuǎn)，進(jìn)而嚴(yán)重影響數(shù)控車床加工精度。

其次，車道參數(shù)誤差也會降低數(shù)控車床加工精密度與準(zhǔn)確度。數(shù)控車床主要利用數(shù)控系統(tǒng)來控制車刀，加工處理盤、軸等零件表面，以獲得計劃的零件尺寸與形狀。數(shù)控車刀主要用于切削加工零部件，確定尺寸大小，其道具參數(shù)直接決定數(shù)控車床加工精度。在實際加工過程中，為了保障達(dá)標(biāo)的加工精度，應(yīng)從刀具選用、刀具安裝等多方面考慮，慎重選擇刀具材質(zhì)、使用切削用量以及刀具角度，安裝時要認(rèn)真考慮車刀主偏角、零件軸線高度差、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及刀尖過濾圓弧等參數(shù)，避免參數(shù)誤差影響數(shù)控車床加工精度。

3 提高數(shù)控車床加工精度的有效措施

3.1 優(yōu)化數(shù)控車床整體設(shè)計

在設(shè)計數(shù)控車床整體加工構(gòu)架時，工作人員應(yīng)利用先進(jìn)技術(shù)，嚴(yán)格把控車床各零件設(shè)計生產(chǎn)，結(jié)合“熱對稱面”[4]工藝?yán)碚搩?yōu)化主軸系統(tǒng)，將數(shù)控車床加工精度的影響因素相關(guān)零件設(shè)置于熱對稱面之上，合理設(shè)計主軸系統(tǒng)，改善數(shù)控車床主軸漂移問題，控制誤差在可接受范圍之內(nèi)，提高加工精度。在設(shè)計數(shù)控車床結(jié)構(gòu)重心時，可以結(jié)合具體要求，適當(dāng)降低車床重心高度，增加車床擺動模態(tài)頻率等指標(biāo)，保證結(jié)構(gòu)基本剛度的基礎(chǔ)上，減少結(jié)構(gòu)材料使用量，以實現(xiàn)控制車床重心的目的。

3.2 誤差補(bǔ)償

為了提高數(shù)控車床加工精度，可以合理應(yīng)用誤差補(bǔ)償法，有效結(jié)合數(shù)控車床整體軟件系統(tǒng)以及硬件系統(tǒng)，對于相關(guān)設(shè)備予以精確定位，利用軟件編程，消除反向間隙間隙，合理加工插補(bǔ)，即使是低精度車床技術(shù)也可以制造加工出高精度的零部件。部分?jǐn)?shù)控車床可以在其數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置若干存儲單元，來存儲反向間隙，一旦某軸發(fā)生反向運(yùn)動則從存儲單元內(nèi)讀取反向間隙數(shù)值，以補(bǔ)償修正坐標(biāo)位置，避免產(chǎn)生加工誤差。

3.3 提高數(shù)控車床導(dǎo)軌精度

當(dāng)前，人們越來越重視數(shù)控車床導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)以及車身設(shè)計，要求其具備高標(biāo)準(zhǔn)鋼強(qiáng)度以及抗震能力。在選擇斜車車身形式時，可以采用封閉筒狀結(jié)構(gòu)，利用物理力學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用斜車車身實現(xiàn)工件切割，減少鑄造環(huán)節(jié)，減輕工件重量，節(jié)約企業(yè)投資成本，提高資源利用率，進(jìn)而保障數(shù)控車床加工精度。如，在進(jìn)行高負(fù)荷切割時，可以結(jié)合具體要求選擇合適的鑲鋼滑動導(dǎo)軌以及注塑材料螺栓，以減少底座導(dǎo)軌與鋼導(dǎo)軌之間的間隙大小。

4 結(jié)束語

綜上所述，在實際加工制造過程中，數(shù)控車床加工精度受到諸如插補(bǔ)精度、編程精度以及伺服精度等多因素影響，為了提高其加工精度，設(shè)計人員應(yīng)合理優(yōu)化數(shù)控車床整體構(gòu)架，避免運(yùn)行誤差，并針對可能出現(xiàn)的誤差制定預(yù)防措施，以提高車床工作效率，進(jìn)而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。