數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施研究

時小廣

（平頂山技師學院，河南 平頂山467000）

數(shù)控車床加工以數(shù)字信息化技術(shù)應(yīng)用為主要標志，對機械零部件進行加工，可加工各種類型的材質(zhì)，比如不銹鋼、合金鋼、鋁、鈦合金、亞克力等多種原材料，并且可對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件進行加工。相關(guān)技術(shù)應(yīng)用是機械生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主要標志，相關(guān)人員應(yīng)認識到影響車床加工精度要求因素，對其進行控制。

1 影響數(shù)控車床加工精度的主要因素

1.1 刀具使用規(guī)格與參數(shù)

在刀具使用中，為了保證零部件加工順利開展，對刀具規(guī)格進行規(guī)范至關(guān)重要。需要對車刀的主偏角和刀尖圓弧半徑進行控制。然而，實踐中發(fā)現(xiàn)部分車床加工中工作人員對刀具使用規(guī)格和技術(shù)參數(shù)的管理能力不足，使得機械部件的加工較為粗糙，不利于精細化加工方案落實。

例如，在某車間對棒料的加工中，其軸向尺寸容易產(chǎn)生誤差，技術(shù)人員進行分析發(fā)現(xiàn)，主要是車刀規(guī)格尺寸不合理，以及刀具在使用過程中的磨損，影響機械零部件的加工質(zhì)量。對其加工過程和步驟進行分析，得出結(jié)論：刀具規(guī)格影響數(shù)控車床加工精度，需要選擇合適的刀具規(guī)格對應(yīng)不同的加工材料，并隨時注意刀具的磨損情況設(shè)置補償參數(shù)。實際生產(chǎn)中，零部件生產(chǎn)精準度與刀具參數(shù)相關(guān)，需要對刀具使用規(guī)格進行明確。

1.2 電機運行中誤差控制

數(shù)控車床加工中，需要重點關(guān)注電機驅(qū)動和使用過程中產(chǎn)生的誤差。對其誤差形成原因和技術(shù)因素進行全面分析，確保加工速度合理、質(zhì)量合格。實踐過程中發(fā)現(xiàn)，電機運行中的誤差主要是逼近誤差和圓整誤差，需要在這兩方面進行控制方案應(yīng)用，通過增加機械剎車功能和控制電機轉(zhuǎn)速對相關(guān)問題進行治理，確保誤差值在加工行業(yè)技術(shù)標準下，滿足精細加工標準。

數(shù)控車床加工中，還需要對精細零部件進行反復(fù)校驗，促使精密部件生產(chǎn)條件良好。為實現(xiàn)這一目標，需要對電機運行工況和設(shè)備零部件使用性能進行調(diào)整，確保數(shù)控車床作業(yè)條件良好。實踐工作中，由于加工過程對系統(tǒng)參數(shù)控制能力有限，導(dǎo)致機械零部件成品與樣本出現(xiàn)誤差，影響數(shù)控車床加工質(zhì)量。

1.3 伺服控制系統(tǒng)因素

逼近誤差主要是利用數(shù)學原理對非圓結(jié)構(gòu)進行線性處理，以直線輪廓代替曲線輪廓。然而在實際操作中，控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)誤差，造成加工部件的輪廓形狀與圖紙要求不一致，影響實際加工能力[1]。當伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，也影響加工過程聯(lián)系性，不利于精細加工方案的有效落實。

實際應(yīng)用中，伺服系統(tǒng)會對數(shù)控車床車削加工過程直線工藝和圓弧工藝產(chǎn)生影響，主要影響機械位移速度和加速度，需要對伺服系統(tǒng)主要控制方案進行分析。系統(tǒng)應(yīng)用是保證數(shù)控車床加工作業(yè)效率的關(guān)鍵，應(yīng)結(jié)合項目運行條件，使用相關(guān)控制方法，為控制系統(tǒng)合理應(yīng)用提供可靠保證，倘若對其控制不當，會形成相同的進給軸開環(huán)增益，影響系統(tǒng)應(yīng)用效果。

1.4 幾何精度和結(jié)構(gòu)影響

零部件加工中，應(yīng)對車削速度和規(guī)格進行控制，然而，實際工程中，在數(shù)控車床加工中會出現(xiàn)幾何精度不足，工藝技術(shù)達不到行業(yè)統(tǒng)一標準的問題。同時，也存在精細化措施應(yīng)用不到位、管理技術(shù)與經(jīng)驗不足問題，這也是主要影響因素。同時，車床結(jié)構(gòu)問題也會影響加工精細程度，需要對其進行控制。

2 提高數(shù)控車床加工精度的有效措施

數(shù)控車床主要由數(shù)控裝置、主機、驅(qū)動裝置和輔助系統(tǒng)構(gòu)成，將其應(yīng)用在機械零部件加工中，會提高零部件加工效率，強化控制能力。其中數(shù)控裝置是車床的核心，主要由電路板、CRT 顯示器和對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)組成，可提升加工作業(yè)精細化程度。其核心部分為硬件部分，比如驅(qū)動單元、進給單元和主軸電機等。數(shù)控車床加工精度控制中，需要關(guān)注刀具規(guī)格、電機運行狀況和伺機控制系統(tǒng)等。

2.1 規(guī)范刀具應(yīng)用標準

數(shù)控車床加工過程中，車刀的規(guī)格、參數(shù)和特性影響著數(shù)控車床使用性能，進而決定著精密零部件的加工水平。針對目前部分車間出現(xiàn)刀具使用規(guī)格不標準，可對傳統(tǒng)車削加工方式進行調(diào)整，促使加工條件滿足最新要求。以某數(shù)控車床車削加工為例，對相關(guān)零部件進行加工前，需要預(yù)留一定的刀補，需要將其規(guī)格控制在1 mm。加工過程中，需要測量零件余量。為了有效控制車削加工精度，可采取二次加工工藝，對徑向進給量進行控制，通常數(shù)量值應(yīng)控制在0.5 mm。如果零部件加工公差標準為0.04 mm，在加工過程中，需要將余量控制在0.8 mm，結(jié)合精加工余量1 mm，得到公差中間值為0.02 mm[2]。

數(shù)控車床中應(yīng)用的刀具需要進行標準化與規(guī)格化，提升車間整體加工能力。目前，數(shù)控車床均采用了自動換刀裝置可滿足不同規(guī)格機械零部件加工標準需求，相關(guān)刀具應(yīng)用在材質(zhì)、樣式和性能方面具有明確要求，以現(xiàn)代化加工技術(shù)應(yīng)用為具體衡量標準。實踐應(yīng)用中，對數(shù)控車床加工刀具進行規(guī)范，可優(yōu)化車削加工效果。

在加工技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)做好對刀點的控制，通過明確斷面中心點，實現(xiàn)對相關(guān)對刀區(qū)域的有效分析。技術(shù)控制中，應(yīng)確保機床結(jié)構(gòu)回到原點位置，并且對控制措施應(yīng)用效果進行檢查，通過機械部件的真實反饋，強化機械設(shè)備加工質(zhì)量。為了保證加工過程精細化程度，也需要控制刀具和機械部件的加工作業(yè)面，并且采取試切實驗的方式，對相關(guān)技術(shù)應(yīng)用效果進行檢測。進行機械零部件測量處理時，需要進行補刀操作，確保作業(yè)技術(shù)水平達到行業(yè)先進標準。對于X軸的對刀處理，需要考慮零部件加工過程，對于工藝技術(shù)應(yīng)用不合理的成分進行分析，并且加強技術(shù)改造和升級，為精細化加工方式實現(xiàn)提供便利條件。技術(shù)應(yīng)用過程中，需要不斷積累經(jīng)驗、創(chuàng)新技術(shù)，促使零部件加工誤差得到合理控制。

2.2 采取誤差補償措施

數(shù)控車床加工中，主要對逼近誤差和圓整誤差進行控制。逼近誤差具體指對精密零部件編程中產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，通過擬合思想和近似算法，對零件廓形進行計算，通過對不規(guī)則零件的近似計算，完成模型構(gòu)建。然而，模型與實際操作存在一定的差異，需要對相關(guān)誤差進行補償措施應(yīng)用，提高加工效果。補償措施主要通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)，補償方式以硬件方法和軟件方法結(jié)合使用為主。其中，硬件補償主要通過控制機械設(shè)備精準度，對加工零件進行局部調(diào)整實現(xiàn)；而軟件補償則主要控制操作系統(tǒng)，對后天計算機軟件進行升級，關(guān)注后臺控制中心服務(wù)效率。

采取誤差補償措施，需要對其經(jīng)濟效益進行分析，結(jié)合具體情況，對誤差補償措施進行應(yīng)用，并且及時處理數(shù)控車床加工過程中遇到的問題，滿足新時期管理技術(shù)升級標準。技術(shù)應(yīng)用中，也需要對技術(shù)應(yīng)用效益進行預(yù)估，合理分析相關(guān)原因?qū)?shù)控車床加工的影響，保證零部件生產(chǎn)加工的條件。此時，也需要分析零部件加工單元對整體造成的影響，不斷提升系統(tǒng)使用性能。

工作細節(jié)處理方面，需要做好設(shè)備車床調(diào)試工作，確保機械零部件加工過程穩(wěn)定性與安全性。加工前，需要對零部件加工技術(shù)和工藝的可行性進行研究，相關(guān)指標符合行業(yè)技術(shù)規(guī)范后，方可進行施工。具體加工過程中，需要對細節(jié)問題進行控制，例如，對刀具磨損狀況作出檢查和控制。對于出現(xiàn)磨損的刀頭應(yīng)及時更換，避免加工精度受到影響。對具體加工過程，也應(yīng)采取動態(tài)化監(jiān)控措施，對誤差補償措施的應(yīng)用效果進行監(jiān)督與管理，確保技術(shù)應(yīng)用標準化。

2.3 合理控制伺服系統(tǒng)

控制系統(tǒng)在數(shù)控車床加工中應(yīng)用，可有效提升車床加工質(zhì)量，減弱不利因素對數(shù)控車床加工過程的影響，實現(xiàn)最佳應(yīng)用效果。伺服控制系統(tǒng)是車床加工作業(yè)的重要組成部分，需要對伺服系統(tǒng)進行升級，滿足零件精度標準。零件加工質(zhì)量尤為重要，直接影響相關(guān)零部件的使用性能和精度標準。實踐工作中，應(yīng)對系統(tǒng)偏差加大重視力度，完善加工精度標準，促使機械零部件加工現(xiàn)代化、精準化。為了提升系統(tǒng)服務(wù)能力，可使用高性能配件，對系統(tǒng)進行改造，例如，對其中的驅(qū)動部件進行改進，并優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提升工作性能。此外，伺服系統(tǒng)影響車削加工步驟，需對其進行控制、降低不利影響，應(yīng)用措施如下：①控制速度誤差，主要對單軸直線加工進行分析，當工況條件達到指定時間，停止加工作業(yè)，并且控制其中產(chǎn)生的誤差值；②分析進給軸位置開環(huán)增益，具體加工過程中，對不同零部件加工時，開環(huán)增益效果不相同，經(jīng)過反復(fù)測試，將進給軸角度控制在45°時加工效果較好，可提升零部件加工精準度；③當伺機控制系統(tǒng)進行精密部件圓弧部分加工時，需要對進給軸開環(huán)增益進行控制，確保各部分開環(huán)增益相同，提高車床精密化加工能力[3]。

2.4 幾何精度和機床結(jié)構(gòu)

具體操作過程中，應(yīng)利用幾何精度管理措施，對車床加工中零部件的車削速度和規(guī)格進行調(diào)整，促使其工藝標準達到行業(yè)先進水平。技術(shù)應(yīng)用過程中，需要不斷提升管理與控制能力，對數(shù)控車床加工中影響精細化操作的因素進行分析，并在相關(guān)方面做出改進，提高加工水平。

實踐中，可利用鋼制滾動軌道模式，為切削工作開展做鋪墊。技術(shù)應(yīng)用中，也可使用螺釘進行加固，確保零部件加工方式合理。同時，加工技術(shù)應(yīng)用中，還需要考慮導(dǎo)軌和機座部分是否存在縫隙，如果發(fā)現(xiàn)存在明顯縫隙，則應(yīng)對其進行必要填充，為精細化操作提供良好條件。

3 結(jié)論

綜上所述，新時期，應(yīng)對數(shù)控機床加工中影響精細化加工能力的因素進行分析，包括刀具規(guī)格、電機運行和伺機控制系統(tǒng)，結(jié)合最近的技術(shù)手段，對數(shù)控車床先進加工技術(shù)進行應(yīng)用，提升了機械零部件的整體加工作業(yè)能力。