淺談數(shù)控車床技術(shù)加工精度工藝優(yōu)化

陳瑞華

摘? 要：目前，數(shù)控車床技術(shù)加工是制造業(yè)生產(chǎn)加工的最優(yōu)選擇，它可以有效保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提升產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和合格率。但是數(shù)控車床加工環(huán)節(jié)復(fù)雜，受影響的因素較多，在實際加工中很容易產(chǎn)生誤差，產(chǎn)品的加工精度不易控制，從而影響產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和合格率，最終影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益?；诖耍撐膶?shù)控車床技術(shù)、影響數(shù)控車床加工精度要素、優(yōu)化數(shù)控車床加工精度的方法進(jìn)行了探討，旨在提升數(shù)控車床技術(shù)加工精度工藝，為制造業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床? 技術(shù)加工? 精度工藝? 優(yōu)化思考

中圖分類號：TG519.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0082-003

Discussion on Optimization of Machining Precision of CNC Lathe Technology

CHEN Ruihua

（Guangdong Songshan Polytechnic， Shaoguan， Guangdong Province， 512126? China）

Abstract： At present， CNC lathe technology processing is the best choice for the manufacturing industry. It can effectively ensure the economic benefits of enterprises and improve the efficiency and qualification rate of product production. But the CNC lathe processing link is complex， affected by many factors， it is easy to produce errors in the actual processing， the processing accuracy of the product is not easy to control， thus affecting the efficiency of product production and qualified rate， and ultimately affects the economic benefits of enterprises. Based on this， this paper discusses the NC lathe technology， the factors affecting the machining accuracy of NC lathe， and the methods of optimizing the machining accuracy of NC lathe， aiming to improve the machining accuracy of NC lathe technology， and contribute to the development of manufacturing industry.

Key Words： CNC lathe; Technical processing; Precision process; Optimization thinking

制造業(yè)的重點在于“制”和“造”，而數(shù)控技術(shù)的發(fā)展成熟就意味著制造業(yè)的發(fā)展壯大，目前，衡量國家制造業(yè)水平發(fā)展的一個重要指標(biāo)就是數(shù)控技術(shù)的升級使用以及數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)制造。因此，數(shù)控車床技術(shù)加工精度工藝提升對制造業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

1? 數(shù)控車床的綜合論述

1.1 數(shù)控車床的定義

數(shù)控車床是電子設(shè)備和車床的集合體，數(shù)控指通過對計算機(jī)等電子設(shè)備輸入數(shù)字等指令從而對車床設(shè)備進(jìn)行控制。數(shù)控車床是目前我國制造業(yè)應(yīng)用最廣泛的加工器械，約占我國機(jī)床總數(shù)的1/4，并且占比呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。數(shù)控機(jī)床泛指一切金屬切削設(shè)備，車床則是進(jìn)行金屬切削加工過程的設(shè)備，可以看出，數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)類型，是數(shù)控機(jī)床中不可分割的一環(huán)，它的重要性一直受到世界范圍內(nèi)的關(guān)注。在實際施工環(huán)境中，車床被廣泛應(yīng)用于精確體積不大的零件的精確加工，例如軸承零部件、鉆孔、盤、套等具有回轉(zhuǎn)表面的零件。

1.2 數(shù)控車床的加工原理

車床是金屬進(jìn)行加工的機(jī)床，數(shù)控車床引入了信息化的操作方式，在數(shù)控裝置內(nèi)部有可輸入和處理指令的電子計算機(jī)設(shè)備，計算機(jī)對操作者輸入的數(shù)字、字符編程進(jìn)行識別處理，識別后計算機(jī)根據(jù)操作人下達(dá)的指令通過伺服系統(tǒng)、可編程序控制器給機(jī)床主要軸承運作部分指令進(jìn)行運作，機(jī)床主體則在反饋裝置的幫助下，依據(jù)之前的指令，對需要加工的零件選擇對應(yīng)的加工動作進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)切割的機(jī)械需要足夠智能，可以自動控制工件的加工進(jìn)給速度、運動軌跡、前后零件的位移間距等，保證工件最終成品符合圖紙的設(shè)計要求，實現(xiàn)對工件的數(shù)字加工。在數(shù)控車床加工零件的過程中，確認(rèn)加工工藝的具體步驟和加工程序的編制，是決定零件加工質(zhì)量最重要的一環(huán)。

1.3 數(shù)控車床技術(shù)在制造業(yè)中的意義

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是一個國家制造業(yè)發(fā)展水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，它可以保證流水化作業(yè)，提升零件精度，有效節(jié)約制造成本，在我國制造行業(yè)被普遍運用。而隨著我國數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床的應(yīng)用越來越廣泛，日常到一顆螺母，精細(xì)到精密儀器的制造，數(shù)控車床技術(shù)已經(jīng)成為我國現(xiàn)代制造行業(yè)不可分割的一部分，并且發(fā)展前景十分廣闊。數(shù)控車床技術(shù)的發(fā)展將對我國居民生產(chǎn)生活帶來更多便利，因此，市場對車床數(shù)控技術(shù)精度的要求也在不斷升高，如何有效保證機(jī)械制造水平，保證車床技術(shù)加工工藝的精度，是當(dāng)前制造業(yè)普遍在意的問題，研究車床技術(shù)加工精度工藝優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實意義。

2? 影響數(shù)控車床加工精度的重要因素

2.1 數(shù)控車床加工常見的精度欠缺現(xiàn)象

數(shù)控車床，分為兩個部分：一是數(shù)控系統(tǒng)，二是車床系統(tǒng)，因此，車床數(shù)控系統(tǒng)的精度可以分成數(shù)控系統(tǒng)的控制精度和車床自身的機(jī)械精度。數(shù)控車床系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)械加工企業(yè)重要的生產(chǎn)工具，因此，數(shù)控車床的精度直接影響到企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，質(zhì)量是企業(yè)立足之本，如果企業(yè)數(shù)控車床系統(tǒng)加工精度不夠，會直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會聲譽，所以，企業(yè)在實際施工中，一定秉持對加工精度高標(biāo)準(zhǔn)高要求的工作原則，全面分析影響車床加工精度的影響要素，保證車床的加工精度，要對數(shù)控車床系統(tǒng)的機(jī)械精度、零件的材料、伺服系統(tǒng)的誤差及抑制、機(jī)床夾具的制造等多要素進(jìn)行考察，分析精度不達(dá)標(biāo)的原因，采取一系列切實可行有效的措施降低加工誤差，保證數(shù)控車床的加工精度，精進(jìn)加工車床的制作工藝，保證企業(yè)的產(chǎn)能和生產(chǎn)質(zhì)量，完成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)一。

2.2 伺服系統(tǒng)誤差

伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床實際操作中常見的重要系統(tǒng)，它是數(shù)控車床不可分割的一部分，其對數(shù)控車床的重要性不言而喻，因此，操作人員在實際操作中一定保證伺服系統(tǒng)的順利運行。伺服系統(tǒng)的運行原理是驅(qū)動機(jī)床的部件將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵?，在這樣的條件下對產(chǎn)品進(jìn)行加工操作。而在伺服系統(tǒng)運行中，電機(jī)驅(qū)動絲杠是其順利運行最為重要的一環(huán)，可以說，絲杠的傳動精度直接決定伺服系統(tǒng)的控制精確程度。而在實際加工過程中，伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床加工中一般以閉環(huán)的形式存在，閉環(huán)伺服系統(tǒng)與絲杠間的工作原理是，操作人員輸入數(shù)字指令，伺服系統(tǒng)將指令傳遞給絲杠，絲杠對指令進(jìn)行反向運轉(zhuǎn)，在絲杠反向運轉(zhuǎn)的過程中，絲杠由于機(jī)械的特性，會出現(xiàn)短暫的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，如果不能合理把控，就會出現(xiàn)反向的間隙誤差，進(jìn)而影響數(shù)控車床的加工精度。

3? 數(shù)控車床加工精度的工藝優(yōu)化措施

3.1 挑選符合加工需求的刀具材料和刀具角度

切削用具的選擇是影響數(shù)控車床加工精度的重要因素，切削產(chǎn)品的刀具材料剛度不夠，或者刀具的角度不符合加工需求，都會直接而影響加工精度。在實際加工中，數(shù)控車床往往需要配備一整套的標(biāo)準(zhǔn)系列的刀具，刀具的種類繁多，不同刀具針對加工需求不同，且不同刀具的加工性能各不相同，刀具挑選重點在兩個方面：一是刀具的材料，二是刀具的角度。道具的材料需要根據(jù)加工需求選擇，例如螺旋車刀的材質(zhì)一般是高速鋼，因為高速鋼的材料韌性和強(qiáng)度更好，而加工過程沒有劇烈震動和強(qiáng)悍沖擊力時，但是需要快速切割，這時耐熱性、耐磨性和硬度較高的硬質(zhì)合金就是合適的選擇。車床的組裝人員在對車床配備的車刀進(jìn)行挑選時，一定要遵循實用性的原則，選擇適合的材料，同時要熟知需要加工的產(chǎn)品，根據(jù)零件的加工需求選擇幾何角度適合的車刀。

3.2 選擇適合加工工件的夾裝方式

在實際工作中，數(shù)控車床在使用時，夾裝方式是相同的，無論是夾裝工件還是普通的工件，都不是采用固定的單一的夾裝方式，組合夾裝方法是數(shù)控車床加工工件夾裝的常見方式。這種工件夾裝的原理是結(jié)合各種夾裝方式，科學(xué)決定定位基準(zhǔn)，有效防止工件的夾裝失誤、重復(fù)夾裝等。此外，在數(shù)控車床安裝夾裝組件時，一定要根據(jù)需要加工零件的要求合理選擇夾裝組合方式，提升工件的夾裝效率和夾裝效果，保證加工零件的質(zhì)量和速度，有效提升數(shù)控車床的加工精度，提升零件的品質(zhì)，保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，推動數(shù)控制造行業(yè)的發(fā)展。

3.3 選擇符合加工需求的削切用量和削切液

數(shù)控車床是負(fù)責(zé)產(chǎn)品切削過程的器械，因此，對產(chǎn)品切削過程的控制會直接影響數(shù)控車床的精度，產(chǎn)品切削過程中，背吃刀量、切割刀切削速度、進(jìn)給距離等都是切削用量的不可忽視的一環(huán)。所以，為了有效提升數(shù)控車床的加工精度，應(yīng)該靈活，根據(jù)加工零件的特點選擇對應(yīng)的加工方式。舉個例子，如果粗加工的車床，那么重點就是零件的加工效率，可以選擇背吃刀量、主軸切削速度和進(jìn)給速度相對較大的，這樣可以有效提升加工速度，保證零件的原始雛形，方便后續(xù)精加工。與粗加工相對應(yīng)的精加工時，準(zhǔn)確度和精度就更為重要，這時背吃刀量的選擇需要結(jié)合加工零件的特點和預(yù)留精車余量安排，刀削速度優(yōu)先選擇較高的，減少加工誤差。值得一提的是，切削過程是刀具與金屬胚打磨加工的過程，在這個過程中，車床會釋放出大量的摩擦熱量，刀具和工件的接觸處由于高強(qiáng)度的摩擦和高溫往往會發(fā)生變形，不利于加工精度的提升，因此，數(shù)控車床在加工中需要采取有效方式降低加工環(huán)境的溫度并減少摩擦，可以使用具有良好清洗作用和降溫效果的乳化液，保證刀具不變形。數(shù)控車床的切削用量和切削液的使用時數(shù)控車床精度提升重要的一環(huán)，操作人員在施工中，需要注意挑選，選擇最適合的方式加工，保證加工速度、精度和質(zhì)量。

3.4 采用誤差防止法

誤差防止法是數(shù)控車床加工過程中提升加工精度減少誤差的常見預(yù)防方法，它的原理是在數(shù)控車床處于設(shè)計生產(chǎn)的狀態(tài)時，明確車床相關(guān)器械的加工精度，提升它的加工精度，找到潛在的誤差威脅，及時消除它。誤差防止法可以有效把控數(shù)控車床整體的加工精度，減少加工誤差，但是使用成本偏高，且靈活性較低，不適合提高組裝好已經(jīng)投入使用的數(shù)控車床，適合生產(chǎn)前的環(huán)節(jié)，操作人員可以施工中合理采用誤差防止法，方便后續(xù)對數(shù)控車床精度的整體把控。

3.5 采用誤差補償法

誤差補償法是數(shù)控車床加工過程中被廣泛應(yīng)用的修補誤差方法，它借助數(shù)系統(tǒng)的補償功能對已有的坐標(biāo)軸進(jìn)行誤差修正。誤差補償法是提升數(shù)控車床加工精度的重要方式之一，其原理是借助增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的補償功能來減少數(shù)控車床坐標(biāo)軸誤差的現(xiàn)象，從而有效提升數(shù)控車床的精度。誤差補償法可以有效彌補因為本身機(jī)械精度水平不夠無法生產(chǎn)出精度適合產(chǎn)品的機(jī)械車床，通過對誤差補償法的應(yīng)用，機(jī)械車床可以生產(chǎn)出精度較高的復(fù)雜產(chǎn)品。而誤差補償法可以通過軟件和硬件聯(lián)合實現(xiàn)，軟件處理是借助編程法實現(xiàn)插補加工操作，從而滿足零件間距要求，達(dá)到生產(chǎn)更高精度零件的目的。硬件法主要用于修復(fù)半閉環(huán)式伺服系統(tǒng)的反向偏差，操作人員通過使用誤差補償法，減少因為電動驅(qū)動絲杠對伺服系統(tǒng)造成的反向偏差，減少零件加工中出現(xiàn)的誤差。適當(dāng)使用誤差補償法，可以有效提升加工零件的精確度，改善車床設(shè)備的弊端，是提升數(shù)控車床加工精度的有效方法。

4? 結(jié)語

綜上所述，數(shù)控車床技術(shù)優(yōu)勢顯著，目前已經(jīng)成為我國制造業(yè)重要的一環(huán)，我國對數(shù)控車床技術(shù)加工精度的要求也越來越高，企業(yè)必須提升數(shù)控車床的加工精度，優(yōu)化制造工藝，選擇合適的刀具和角度、改進(jìn)誤差、把控好切削用量等，盡可減少誤差，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉悅.數(shù)控車床加工精度的影響因素及對策[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（11）：137，140.

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

[3] 屈?？?數(shù)控車床加工精度優(yōu)化策略探析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019，48（5）：97-99.

[4] 段信剛.數(shù)控車床加工精度優(yōu)化策略淺析[J].建材與裝飾，2019（29）：195-196.

[5] 菊昊，奚苗.數(shù)控車床加工精度的影響因素及優(yōu)化策略[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（18）：95-96.

[6] 劉艷兵.機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度建模與精度互補償設(shè)計[D].重慶理工大學(xué)，2020.

[7] 李毅.合金鋼切削加工性能的實驗研究[D].沈陽理工大學(xué)，2020.