數(shù)控車床加工精度的影響因素及改善對策研究

陳薇薇

摘 ?要：數(shù)控車床是我國機械加工行業(yè)非常重要的一種加工設備，隨著現(xiàn)代社會對零部件加工精度的要求越來越高，數(shù)控車床也必須要不斷地進行優(yōu)化與改進，從而確保能夠加工出優(yōu)質的零部件。數(shù)控車床在進行零件加工時存在許多不良因素影響加工精度，主要表現(xiàn)為伺服系統(tǒng)誤差、刀具參數(shù)偏差以及圓整誤差等。為了提高數(shù)控車床的加工精度，降低不良因素對加工過程產(chǎn)生的影響，可以從降低伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差、改善數(shù)控車床自身性能以及加強數(shù)控車床加工誤差補償3個方面進行。

關鍵詞：數(shù)控車床 ?加工精度 ?影響 ?對策

中圖分類號：TG519.1 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（c）-0069-02

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟快速發(fā)展，許多行業(yè)對機械加工產(chǎn)生的質量要求越來越高，特別是一些高精密器械部件，對機械加工產(chǎn)品的質量和精度等級要求都非常高，這給機械加工行業(yè)帶來了非常大的挑戰(zhàn)。數(shù)控車床是數(shù)控加工中非常重要的一部分，許多工件的加工工藝都離不開數(shù)控車床，隨著現(xiàn)代加工水平的逐步提升，數(shù)控車床加工精度無法較好地滿足高精度零部件的加工要求，為此，必須要很好地控制數(shù)控車床加工中的各項影響因素。從現(xiàn)階段數(shù)控車床加工現(xiàn)狀來看，數(shù)控車床在進行小批量零部件加工時仍然有較大的改進空間，而對于加工一些形狀不規(guī)則、加工精度要求高的零部件，數(shù)控車床也需要進一步優(yōu)化。基于這樣的狀況，數(shù)控車床加工行業(yè)必須要深入分析影響加工精度的主要因素，從而做出有針對性的改善，為提高數(shù)控車床加工品質奠定基礎。

1 ?數(shù)控車床加工精度影響因素

1.1 伺服系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的影響

數(shù)控車床在加工零部件過程中，會出現(xiàn)各種各樣的不利因素影響車床的加工精度，從而降低零部件的生產(chǎn)品質，無法精準地控制零部件的加工尺寸。數(shù)控車床在工作中，伺服系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，主要負責數(shù)控車床的運行工作，為車床正常加工提供源源不斷的動力。數(shù)控車床在加工零部件時，工作人員就需要精確地把握待加工零部件的外形尺寸，操作車床刀具按照規(guī)定的路線行駛，這時伺服電機就要驅動滾珠絲杠為工件加工提供動力，當滾珠絲杠在相對運動中出現(xiàn)偏差，就會對零部件的加工精度產(chǎn)生不利影響，引起定位精度達不到加工要求[1]。

1.2 刀具參數(shù)偏差產(chǎn)生的影響

刀具是數(shù)控車床加工得以順利進行的關鍵環(huán)節(jié)，在使用數(shù)控車床進行零部件加工時，刀具承擔著切削零部件的重任，然而在實際加工過程中，無法完全消除車刀主偏角以及刀具圓弧半徑給零部件加工帶來的影響，盡管這種誤差相對較小，一定程度上還是會引起數(shù)控車床的加工誤差，特別當工作人員沒有充分重視車刀主偏角時，會由于主偏角的降低而擴大數(shù)控車床加工誤差[2]。為了降低刀具對數(shù)控車床加工精度的影響，在編寫數(shù)控加工程序時要充分考慮到刀具參數(shù)偏差產(chǎn)生的影響，從而不斷地修正刀具位移偏差。數(shù)控車床刀具端部較尖且存在圓角，同時刀具主偏角、刀具中心線與零部件加工面間的相對高度差等均會影響到零部件的加工精度，在程序編寫過程中，需要進行相關程序設定降低這些因素對加工精度的影響。

1.3 圓整誤差產(chǎn)生的影響

數(shù)控車床在進行零部件加工時，也會因為圓整誤差方面的影響，造成加工品質偏低的問題。普通的數(shù)控車床加工過程中，通常會采用步進電機來控制刀具運動，其自身的脈沖當量直接影響到刀具最小移動距離，也就是刀具控制精度。在進行零部件加工中，脈沖當量是最小的單位位移值，脈沖當量數(shù)值的大小直接影響到數(shù)控車床的實際加工精度。在根據(jù)零部件加工尺寸進行數(shù)控編程時，僅僅可以將加工參數(shù)圓整到脈沖當量值，這種情況下就會出現(xiàn)圓整誤差。圓整誤差會造成實際的加工尺寸與零件尺寸產(chǎn)生偏差，一般情況下采用低插補間隙以及增加車床分辨率等方式減少加工偏差，不需要額外增加第三方軟件進行誤差補償[3]。

2 ?改善數(shù)控車床加工精度的對策

2.1 降低伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差

伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床運行中占據(jù)著非常重要的地位，在實際加工過程中，伺服系統(tǒng)誤差直接關系到零部件的加工精度，降低零部件的加工品質，為了有效地預防伺服系統(tǒng)誤差對數(shù)控車床加工精度產(chǎn)生的影響，必須要采取相應的措施來彌補伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的加工誤差。數(shù)控車床在加工零部件時，伺服系統(tǒng)誤差會影響到零部件直線以及圓弧位置的加工精度，為了解決這樣的問題，可以從以下3個方面進行修正[4]：首先是速度誤差方面的問題，主要表現(xiàn)為刀具在從運動狀態(tài)進入到停止狀態(tài)時，會由于慣性的存在出現(xiàn)一定的滯后，然而這種誤差不會對零部件的直線加工精度產(chǎn)生影響，但是會降低圓弧部位的加工精度;其次是進給軸位置開環(huán)增益有差異，一般情況下當進給軸軸線與運動方向呈45°角時，進給軸的加工誤差最小，實際加工精度最高;最后是伺服在加工圓弧面時，需要保證進給軸位置的開環(huán)增益都一樣，同時最大程度地增加開環(huán)增益，從而保證零部件表面的加工品質。

2.2 改善數(shù)控車床自身性能

伴隨著現(xiàn)代科學技術水平的不斷發(fā)展，數(shù)控車床也得到了不斷的改進和完善，加工品質以及加工速度也獲得了大幅提升，加工精度越來越好。零部件加工精度的提升必然離不開數(shù)控車床自身性能的提高，也與數(shù)控車床自身的結構密切相關，所以，持續(xù)地改進和優(yōu)化數(shù)控車床本身性能非常重要。一般情況下，全功能數(shù)控車床為了獲得較好的自身性能、提高自身的加工效果，主要采用斜切造型取代傳統(tǒng)的鑄件機構，一方面可以有效降低車床的總體重量，便于產(chǎn)品運輸與安裝，另一方面也可以顯著提升車床的抗彎以及抗扭性能，提高車床的整體穩(wěn)定性[5]。另外，刀具也是數(shù)控車床加工中的重要部件，一些數(shù)控車床具備了全自動換刀設備，裝備全面的刀具類型，確保加工不同尺寸、材質以及性能的零部件時均有相匹配的刀具，從而提高數(shù)控車床加工精度。

2.3 加強數(shù)控車床加工誤差補償

在應用數(shù)控車床加工零部件時，往往伴隨著逼近誤差、圓整誤差等不良因素，為此必須要使用誤差補償工藝來最大程度地抵消這方面的誤差。通常情況下數(shù)控車床的誤差補償主要體現(xiàn)在數(shù)控編程方面，在進行數(shù)控車床加工程序編寫時就充分考慮到圓整誤差等影響因素，對相應的參數(shù)進行設定，抵消加工中的誤差，從而確保數(shù)控車床的加工精度。對數(shù)控車床加工誤差進行補償是最直接、有效的改善措施，能夠極大地改善數(shù)控車床加工精度，為機械加工帶來較好的經(jīng)濟效益。在使用誤差補償辦法來提高加工精度時，要根據(jù)不同的車床設備采用不同的參數(shù)設置，并且可以通過硬件調整以及軟件更改等方式來實現(xiàn)，從而確保加工過程的穩(wěn)定性。

3 ?結語

隨著現(xiàn)代機械加工精度要求的越來越高，數(shù)控車床必須要建立有效的措施降低各種不良因素對加工精度產(chǎn)生的影響，確保數(shù)控車床加工過程的穩(wěn)定性，提高數(shù)控車床各種形式零部件的加工精度，為我國機械加工行業(yè)的進一步發(fā)展奠定基礎。

參考文獻

[1] 顧宏.基于數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及應對策略探究[J].新型工業(yè)化，2018，8（2）：64-67.

[2] 陳艷，胡麗娜.數(shù)控車床圓弧型車刀加工的精度補償問題[J].制造技術與機床，2015（9）：147-150.

[3] 譚峰，殷國富，方輝，等.基于ANSYS Workbench的微型數(shù)控車床主軸動靜態(tài)性能分析[J].組合機床與自動化加工技術，2015（4）：29-32，36.

[4] 徐凱，張會妨.數(shù)控車床利用刀具磨損補償進行二次精車保障加工精度的方法[J].制造業(yè)自動化，2013，35（24）：50-51.

[5] 周廣平.淺析車刀幾何參數(shù)對數(shù)控車床加工精度的影響[J].機床與液壓，2006（5）：233-234.