數(shù)控車(chē)床加工精度的影響因素與提高策略

摘要：經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)離不開(kāi)制造業(yè)的發(fā)展，而制造業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)高精端的加工設(shè)備和制造技術(shù)。為了促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家制定了“中國(guó)制造2025”的發(fā)展戰(zhàn)略，旨在大力發(fā)展制造工業(yè)，不斷革新技術(shù)，提高我國(guó)制造業(yè)的整體水平。數(shù)控車(chē)床作為機(jī)械加工中不可或缺的重要設(shè)備，提高數(shù)控車(chē)床的加工精度對(duì)于提高產(chǎn)品加工質(zhì)量和加工效率而言非常重要。因此，制造業(yè)要實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，相關(guān)企業(yè)就必須重視數(shù)控加工設(shè)備的精度問(wèn)題，并采取相應(yīng)措施提高加工精度，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)上述問(wèn)題，本文介紹了數(shù)控車(chē)床的組成及工作原理，分析了影響加工精度的因素，并探究給出相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床；加工精度；影響因素；控制

自從我國(guó)加入WTO之后，便進(jìn)入了全球化時(shí)代，我國(guó)的制造業(yè)迎來(lái)了空前的發(fā)展機(jī)遇，很快便成為了“世界工廠”。但我國(guó)的制造業(yè)還處于較低水平，再加上人力成本的上升，我國(guó)的制造業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)。制造業(yè)水平的高低主要看制造設(shè)備加工精度和加工效率的高低，而加工精度正是制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。數(shù)控車(chē)床作為很多產(chǎn)品加工必須使用的設(shè)備，其重要性不言而喻，尤其是軸類(lèi)零件，幾乎全部需要依靠數(shù)控車(chē)床來(lái)完成加工，因此數(shù)控車(chē)床的加工精度直接決定了軸的精度，而軸類(lèi)零件又是各種設(shè)備中的核心零件，所以數(shù)控車(chē)床加工精度的重要性不言而喻，提高數(shù)控車(chē)床的加工精度刻不容緩。

1.數(shù)控車(chē)床的組成及工作原理

數(shù)控車(chē)床是多種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它可以分為數(shù)控部分和車(chē)床部分。傳統(tǒng)的車(chē)床就是純機(jī)械產(chǎn)品，內(nèi)部有很多機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工人必須人為操作車(chē)床；而數(shù)控車(chē)床加入了很多新的技術(shù)，例如自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等，數(shù)控車(chē)床實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)床的數(shù)字化控制，使得車(chē)床可以按照設(shè)定的程序工作，而不需要人為手動(dòng)操作。因此數(shù)控車(chē)床的組成包括機(jī)械部分，動(dòng)力部分，傳感器信息采集部分和控制部分。有了數(shù)控技術(shù)，機(jī)床的工作模式便由人為操作變?yōu)槌绦虿僮髁?，整體順序是先畫(huà)出三維模型，然后設(shè)計(jì)加工工藝路徑，接著將路徑導(dǎo)入數(shù)控系統(tǒng)的CNC裝置中，CNC裝置自動(dòng)根據(jù)加工路徑生成控制車(chē)床的加工代碼，車(chē)床便按照代碼的指令進(jìn)行加工。在加工過(guò)程中，數(shù)控車(chē)床會(huì)有反饋裝置，即傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加工的過(guò)程，如果發(fā)現(xiàn)加工有偏差，便會(huì)自動(dòng)調(diào)整接下來(lái)的加工指令對(duì)加工偏差予以修正，最終完成設(shè)定的加工任務(wù)。

2.影響數(shù)控車(chē)床加工精度的主要因素

數(shù)控車(chē)床相比于傳統(tǒng)車(chē)床的加工精度要高很多，這是因?yàn)閿?shù)控車(chē)床采用了數(shù)字控制，減少了人為控制的誤差，除此之外數(shù)控車(chē)床還采用了伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，可以根據(jù)加工數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整加工路徑。但是無(wú)論是哪種車(chē)床，其加工精度都會(huì)受到車(chē)刀參數(shù)的影響，對(duì)于數(shù)控車(chē)床而言，伺服系統(tǒng)的精度也是影響加工精度的主要因素。

2.1伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)因素

伺服系統(tǒng)是數(shù)控車(chē)床的核心系統(tǒng)，也可以說(shuō)伺服系統(tǒng)的好壞很大程度上決定了數(shù)控車(chē)床加工質(zhì)量的好壞。伺服系統(tǒng)控制車(chē)床各種零部件進(jìn)行機(jī)械加工作業(yè)，其中滾珠絲杠用于對(duì)數(shù)控車(chē)床的刀具位置進(jìn)行精確定位，伺服電機(jī)用于精確控制滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)，一旦滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)偏差，便會(huì)影響到加工刀具的定位，而刀具位置不精確，加工質(zhì)量也就無(wú)從保證。通常情況下，數(shù)控車(chē)床都是采用半閉環(huán)控制，即采用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)滾珠絲杠的位置，然后和設(shè)定的位置進(jìn)行比較，調(diào)整伺服電機(jī)使得滾珠絲杠到達(dá)指定位置。但是滾珠絲杠與伺服電機(jī)之間會(huì)存在很小的間隙，這種間隙在加工外力的作用下會(huì)變大，從而導(dǎo)致加工誤差。此外，滾珠絲杠在前進(jìn)和后退的過(guò)程中，中間的間隙可能繼續(xù)擴(kuò)大，加工的精度也就進(jìn)一步受到影響。

2.2車(chē)刀參數(shù)變化因素

數(shù)控車(chē)床加工零件離不開(kāi)加工刀具，伺服系統(tǒng)控制刀具的位置，但刀具本身的參數(shù)也是影響加工精度的重要因素。刀具有很多的切削刃和刀面，這些面會(huì)構(gòu)成很多復(fù)雜的角度，而不同的角度對(duì)切削的影響非常大，例如在采用圓弧形刀尖，主偏角較小的刀具加工棒料時(shí)，原材料的軸線(xiàn)會(huì)發(fā)生不同程度的偏差，其對(duì)中性不好，加工質(zhì)量也就很差了。此外，在加工金屬材料時(shí)還要考慮金屬的硬度和剛度，根據(jù)不同的原材料選擇適合的刀具材料，這樣可以降低對(duì)刀具的損傷，也可以提高加工精度；而且加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以為了避免已加工表面被破壞，刀具的斷屑槽要設(shè)計(jì)合理，這樣才能保證加工質(zhì)量。

3、數(shù)控車(chē)床加工精度的控制提升措施

3.1誤差補(bǔ)償法的合理運(yùn)用

誤差補(bǔ)償就是對(duì)于一些不可避免的誤差，采用人工補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)降低誤差，例如上文中提到的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的滾珠絲杠和和伺服電機(jī)之間的誤差很難消除，或者是消除起來(lái)成本非常高，這時(shí)就可以采用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，在加工之前將這種情況考慮進(jìn)去，這樣加工出來(lái)的產(chǎn)品誤差就會(huì)小很多。除了伺服系統(tǒng)之外，數(shù)控車(chē)床的加工過(guò)程中還有很多地方需要用到誤差補(bǔ)償法，針對(duì)不同的刀具需要有刀具補(bǔ)償，如果環(huán)境溫度過(guò)高，或者是加工時(shí)溫度過(guò)高還需要有一定的溫度補(bǔ)償。通過(guò)對(duì)誤差補(bǔ)償法的合理運(yùn)用，可以減小誤差，提高加工精度，從而生產(chǎn)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品。

3.2誤差防止法的科學(xué)運(yùn)用

除去一些不可避免的誤差外，還有很多誤差是偶然造成的，例如人為操作誤差，搬運(yùn)時(shí)造成的誤差等等。這些誤差都可以通過(guò)制定合理的規(guī)章制度來(lái)避免，企業(yè)可以制定相關(guān)的操作流程，對(duì)零件的搬運(yùn)采用正確的方式，避免搬運(yùn)過(guò)程造成的誤差；對(duì)工作人員加以培訓(xùn)，提高他們的業(yè)務(wù)能力，避免人為誤差。此外，企業(yè)還可以通過(guò)改善加工環(huán)境來(lái)提高加工精度，干凈的環(huán)境可以提高數(shù)控車(chē)床的加工精度，同時(shí)也可以減少殘?jiān)鼜U屑對(duì)已加工零件的損傷。

3.3伺服系統(tǒng)的誤差有效抑制

伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差也可以通過(guò)采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)避免，但是全閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性很低，成本太高，因此很少的企業(yè)會(huì)采用全閉環(huán)控制。但是通過(guò)采用精度更高的伺服系統(tǒng)也可以極大提高加工精度，例如對(duì)電機(jī)的控制更加精確，滾珠絲杠與電機(jī)之間的嚙合縫隙更小等。此外，伺服系統(tǒng)的采樣點(diǎn)可以選擇在滾珠絲杠的末端，這樣也可以減小伺服系統(tǒng)的誤差。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械加工企業(yè)要想提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，就必須重視數(shù)控車(chē)床加工精度的提升工作。相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)分析影響數(shù)控車(chē)床加工精度的因素，并探究得出提高加工精度的措施，這樣才能夠避免數(shù)控車(chē)床在加工產(chǎn)品各個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)誤差，提高加工精度，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)帶來(lái)更大效益。

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作者簡(jiǎn)介：肖瑞（1996-1-12）；性別：男；民族：漢；籍貫：四川省達(dá)州市；學(xué)歷：本科；研究方向：機(jī)械 機(jī)電。