數(shù)控車床加工精度影響因素分析及其控制

劉京苑

(清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 清遠(yuǎn) 511500)

0 引言

近年來，數(shù)控車床被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，為企業(yè)創(chuàng)收增盈，提高生產(chǎn)效率發(fā)揮著重要作用[1]。工業(yè)生產(chǎn)中對于機(jī)械產(chǎn)品的精度要求較高，尤其是精密儀器制造等，更是對數(shù)控技術(shù)提出更加嚴(yán)格的要求。因此，如何提高數(shù)控車床的精度操作，準(zhǔn)確無誤地按照設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，嚴(yán)格把控好質(zhì)量關(guān)、安全關(guān)，具有十分重要的意義。

1 精度影響因素分析

在實(shí)際操作過程中，由于參數(shù)設(shè)置，操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，操作標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，車床設(shè)備老化磨損等多方面因素的影響，都會導(dǎo)致加工精度出現(xiàn)偏差，從而影響產(chǎn)品加工的質(zhì)量。只有通過對主要影響因素的仔細(xì)分析，加以針對性整改，才能為生產(chǎn)合格產(chǎn)品提供有效保障。

1.1 系統(tǒng)控制

伺服驅(qū)動一般在數(shù)控車床的系統(tǒng)控制之中擔(dān)任著重要角色，主要負(fù)責(zé)各加工部件之間的順暢銜接，便于按照流程施工[2]。其工作原理是利用滾珠絲杠進(jìn)行有效定位，然后通過伺服電機(jī)提供驅(qū)動力，帶動各部件運(yùn)轉(zhuǎn)，借助電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，有效控制滾珠絲杠在定位中的施工精度。一般情況下，半閉環(huán)型的伺服系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在數(shù)控車床加工工藝當(dāng)中，在啟動電機(jī)開始工作前，電機(jī)將會呈現(xiàn)出反向運(yùn)動狀態(tài)，從而會出現(xiàn)較明顯的偏振空隙，呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，在電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的工作狀態(tài)下，受到轉(zhuǎn)動部分和驅(qū)動機(jī)構(gòu)的綜合外力影響，會出現(xiàn)一定范圍的彈性形變，加工點(diǎn)與其他待加工區(qū)位由于振動頻率不同，會出現(xiàn)明顯的差異，從而造成更多間隙產(chǎn)生，無法確保施工精度。在進(jìn)行系統(tǒng)誤差分析時，還需要考慮方向間隙問題，以及由此產(chǎn)生的誤差值的疊加效應(yīng)，這些因素都會降低產(chǎn)品機(jī)加工的精度質(zhì)量。

1.2 參數(shù)控制

一般情況下，數(shù)控車床主要通過計(jì)算機(jī)數(shù)字編程按照既定的程序進(jìn)行機(jī)加工，把需要加工的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以數(shù)字形式輸入到程序當(dāng)中，通過參數(shù)設(shè)置來調(diào)整車刀對零部件等待加工產(chǎn)品的切削扯絲工作，以此確保加工出來的成品能夠符合設(shè)計(jì)要求。

車削加工過程中，主偏角和刀尖的圓弧半徑等基本參數(shù)可通過車刀進(jìn)行反映，加工棒料時，軸向尺寸往往容易造成一些偏差，當(dāng)出現(xiàn)此類問題時，應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行合理分析，減少誤差影響。此類誤差與主偏角之間通常存在一種反比關(guān)系，當(dāng)主偏角逐漸增大之后，對應(yīng)的誤差會相應(yīng)減小；但與刀尖圓弧的半徑關(guān)系卻呈現(xiàn)正比關(guān)系。因此，當(dāng)加工過程中車刀參數(shù)受到影響發(fā)生變化，也會造成加工精度的降低。

2 提高精度的控制措施

2.1 加強(qiáng)幾何精度管理

要通過加強(qiáng)過程管控來提高車床的加工精度。在車床正常工作狀態(tài)下，要嚴(yán)格控制車刀的切削速度，以求達(dá)到設(shè)計(jì)加工的理想精度要求，切勿將切削速度固定在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，盡量減少空隙產(chǎn)生和偏振的影響，從而影響精度施工。在加工操作過程中，可以利用滾動鋼制軌道的方式，促進(jìn)切削工作更加流暢，結(jié)合鋼制軌道的剛度情況，提高導(dǎo)軌自身穩(wěn)定性，使得車床能夠在穩(wěn)定導(dǎo)軌平面自由滑動。同時，在車床設(shè)計(jì)之初，還應(yīng)當(dāng)考慮借助輔助設(shè)備對滑道進(jìn)行加固，使其始終處于水平位置，導(dǎo)軌與基座之間應(yīng)盡量減少縫隙，如果存在縫隙，還需要及時采取輔助物進(jìn)行充填，確保通過提高車床設(shè)計(jì)的進(jìn)一步合理性，來保證切削工作的平穩(wěn)順滑加工，減少故障率和精度下降。

2.2 誤差補(bǔ)償措施

要合理利用數(shù)控系統(tǒng)特有的補(bǔ)償功能科學(xué)分析處理在操作過程中的誤差補(bǔ)償。當(dāng)出現(xiàn)誤差偏差時，應(yīng)該及時分析偏差原因，采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)償，注重細(xì)節(jié)和過程上的管控。比如在實(shí)踐工作中，可適當(dāng)利用閉環(huán)伺服系統(tǒng)的相關(guān)軟件來完成對應(yīng)控制目標(biāo)，確保將車床進(jìn)行有效控制，使其能夠發(fā)揮基本作用。在具體加工過程中，較容易出現(xiàn)反向偏差的問題，當(dāng)出現(xiàn)此類情況時，應(yīng)及時采取相關(guān)措施，減少對定位精度造成負(fù)面不可控的影響。與此同時，也可以采取反向偏差的補(bǔ)償技術(shù)對加工環(huán)節(jié)中存在的問題及時進(jìn)行處理，妥善處置因此造成的誤差隱患，避免其對系統(tǒng)穩(wěn)定性運(yùn)行的影響。

2.3 源頭設(shè)計(jì)防控措施

在具體實(shí)踐工作中，面對系統(tǒng)誤差的問題，可以利用科學(xué)的防止方式處理。為了減少加工誤差和操作誤差，應(yīng)從數(shù)控車床出廠的設(shè)計(jì)制造方面進(jìn)行嚴(yán)格管控，對機(jī)械裝備的精度進(jìn)行科學(xué)分析，采取合理手段進(jìn)行干預(yù)，防止出現(xiàn)系統(tǒng)誤差問題。

2.4 精度綜合控制措施

2.4.1 對刀工作管控

按照對刀結(jié)構(gòu)的不同，可將對刀方式劃分為2種不同的類型，分別為機(jī)械外部與機(jī)械內(nèi)部。機(jī)械外部可以利用刀具預(yù)調(diào)儀適當(dāng)?shù)亻_展各種加工活動，還可以依靠試切手段開展對應(yīng)工作，如果技術(shù)裝備尚不完善，則需及時確定斷面的中心點(diǎn)區(qū)域，將其視為至關(guān)重要的對刀點(diǎn)，在找到對刀點(diǎn)區(qū)域后，可以將該區(qū)域適當(dāng)規(guī)劃，確保在機(jī)床回歸原來位置后，仍可以進(jìn)行合理的對刀處理。當(dāng)?shù)毒吲c加工部件產(chǎn)生了有效接觸后，需要進(jìn)行ZO類型測量處理，保證及時記錄刀補(bǔ)值，當(dāng)Z軸任務(wù)完成了之后，可以適當(dāng)利用試切手段，繼續(xù)處理X軸的對刀工作，以此強(qiáng)化精度管理。

2.4.2 科學(xué)調(diào)試

在完成基本對刀工作之后，還需重視調(diào)試工作進(jìn)展情況，在加工零部件之前，需仔細(xì)梳理清楚調(diào)試細(xì)節(jié)，以便開展下一步調(diào)試活動。可以通過對基本行程的加工模擬，利用坐標(biāo)系對刀具位置進(jìn)行合理調(diào)整，精準(zhǔn)確定，運(yùn)用科學(xué)的手段提高加工質(zhì)量。開始模擬實(shí)踐時，應(yīng)對程序特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致分析，采取科學(xué)措施對加工過程的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)檢查，制定詳細(xì)預(yù)案，有效控制可能出現(xiàn)的故障問題，確保在自運(yùn)行過程中，及時查找發(fā)現(xiàn)問題并有效處理，圓滿完成相應(yīng)調(diào)試任務(wù)。

2.4.3 加工細(xì)節(jié)控制

在經(jīng)過加工前的設(shè)備調(diào)試環(huán)節(jié)后，還需要檢查零部件產(chǎn)品的合格情況，若沒有基本的質(zhì)量保障，將會嚴(yán)重影響下一步工作的開展。在調(diào)試環(huán)節(jié)可以詳細(xì)分析各部件之間配合運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，但并不能夠完全反映出每一個部件產(chǎn)品質(zhì)量是否合格達(dá)標(biāo)。在實(shí)際加工生產(chǎn)過程中，通常會因?yàn)榧?xì)節(jié)問題影響加工精度。同時，試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，由于質(zhì)量無法保證，也會造成刀具的磨損破壞，進(jìn)而影響加工精度。

3 結(jié)語

在實(shí)際加工操作過程中，可以通過合理的預(yù)防控制措施對加工質(zhì)量和加工環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)配管理。利用科學(xué)管控，嚴(yán)格遵循規(guī)章制度和工藝流程，促進(jìn)專業(yè)人員的協(xié)調(diào)分工。從設(shè)備制造的設(shè)計(jì)、調(diào)試、加工、問題排查、改進(jìn)建議、監(jiān)督管理等方面入手，提升精度加工與精度管理水平，確保在精度提升后，產(chǎn)品質(zhì)量與安全質(zhì)量進(jìn)一步得到保障，達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。