數(shù)控加工中精度的控制

張芬芬

（江蘇省高淳中等專業(yè)學校 江蘇 南京 211300）

1 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，加工制造業(yè)對于零件的加工精度要求越來越高，普通的機床已不能滿足加工要求，數(shù)控機床成為主流加工設(shè)備，運用得越來越廣泛。

數(shù)控機床方便地解決了較復雜、高精密、大批量、多品種零件的加工問題，是一種高柔性的、高效能的自動化加工機床，代表現(xiàn)代化加工制造的先進發(fā)展方向。數(shù)控加工過程中會因為各種因素而導致加工零件的報廢，增加生產(chǎn)成本。因此，對數(shù)控加工過程中零件精度的控制有著重要的現(xiàn)實意義[1]。

2 內(nèi)部因素

2.1 機床自身的精度

包括機床材料的強度、滾珠絲杠和螺母配合精度、伺服電機自身精度、檢測系統(tǒng)的精度及機床安裝時的水平等。

對于數(shù)控機床，精度主要分為兩種，即靜態(tài)精度和動態(tài)精度。其中靜態(tài)精度是指在數(shù)控機床不切削加工的狀態(tài)下進行檢測，其指標是機床自身的幾何精度和定位精度，這樣的精度只能體現(xiàn)數(shù)控機床的原始精度；動態(tài)精度實際上就是機床在切削加工過程中所測量得到的精度，該精度測量值包括了機床的初始精度值和在數(shù)控加工過程中生產(chǎn)場所及加工工藝影響后的精度值，包括了數(shù)控加工過程中刀具的選用、工件的裝夾、加工振動等帶來的影響。在數(shù)控機床的加工過程中不能對于數(shù)控機床的動態(tài)精度有效地控制，只能保證數(shù)控機床加工過程中的靜態(tài)精度，原始機床制造的精度、數(shù)控零件加工的精度受很多方面的因素影響。

2.2 零件的裝夾方式，也會影響工件加工精度

夾：即采用卡盤卡爪的裝夾和平口鉗的裝夾，這種裝夾方式最為常見。當夾持位置在工件不易變形處，對加工零件精度影響不是太大；但如果夾持的位置在薄壁、容易變形處，對零件加工精度影響非常大。對于加工零件精度較高的，如果有熱處理加工工序，并不能完全消除，只能減少對加工精度的影響。

壓：即使用壓板或螺釘壓緊的辦法裝夾工件，這類夾持方式也比較常見，主要是用來加工定位基準面較大的平面。這類裝夾方式的加工，要求零件的定位、壓緊處剛性比較好，不能引起加工零件的變形；這種裝夾形式需要對定位基準面、壓緊位置的選擇、零件結(jié)構(gòu)鋼性等有一定的要求。

擠：即采用壓板側(cè)面逼近的方式進行裝夾零件，這種裝夾方式主要是用來加工剛性不足的板料。用墊塊四周與工件相接觸但不承受水平力的狀態(tài)下，壓緊墊塊。這時工件不受垂直方向的外力作用，此時工件處于相對自由的狀態(tài)。在這種形式下可以反復輕鏜銑兩個大面，使得加工應(yīng)力得到充分的釋放，因此加工后零件的變形量就比較小，工件能夠得到較高的平面精度。

吸：即使用磁力吸盤或真空吸盤吸住工件進行裝夾工件，這種裝夾方式主要用在平面磨床上。但是這類夾持方式有一定的局限性，一是要求加工材料須呈現(xiàn)磁性，能夠被磁鐵吸住；二是要求加工零件剛性較好，能夠保證較好的平面幾何精度。

粘：即使用蠟或者膠粘住工件進行裝夾工件，這種裝夾方式主要是用來加工薄壁類零件。對于薄壁類的零件，通常都是采用平口鉗夾持的方法來固定，但由于薄壁類零件在加工過程中很容易出現(xiàn)因夾持力過大或者因為加工過程中產(chǎn)生的溫度過高，都會使薄壁零件出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，都會使加工的零件精度受到影響。所以，為了保證加工薄壁零件的質(zhì)量，我們可以采取粘貼的方法進行裝夾，使薄壁零件完全地 粘貼在工作臺上，消除工件加工過程中的切削力，使得工件在加工時不會在垂直方向發(fā)生位移，就可以避免這類問題的出現(xiàn)，從而提高零件的加工精度[2]。

2.3 加工路線對零件精度的影響

加工路線主要指數(shù)控機床在零件加工過程中，刀具中心相對于零件運動的軌跡和方向，即刀位點在加工中的運動軌跡方向。因而加工路線的確定對數(shù)控機床的零件加工精度控制也非常重要。同時，加工路線的完整程度也同樣決定著零件加工的質(zhì)量及精度的控制[3]。

2.4 操作工人的技能水平

雖然說數(shù)控加工對操作工人的技術(shù)水平要求低，但對于基本的裝夾原理和測量方法還是要精通的，這兩個方面直接關(guān)系到加工零件的質(zhì)量，只有熟練掌握這兩方面的知識，才能保證裝夾的準確和測量的正確。

3 外部因素

3.1 機床所處的加工環(huán)境

溫度除了影響機床自身的精度之外，也會影響機床在車間環(huán)境下的運行，主要包括車間溫度的浮動，電動機的發(fā)熱及接卸摩擦、介質(zhì)影響等問題，這些都會使機床的形態(tài)和精度受到一定程度的影響，溫度變化時容易喪失機床的調(diào)整精度，對機床自身的精度和加工零件的尺寸精度有一定的影響。此外，軸承的間隙也會隨著溫度升高而發(fā)生變化，從而影響加工零件的精度。同時，隨著溫度繼續(xù)升高而造成溫度分布不均勻的情況，使零件與零件各部分之間的相互位置關(guān)系發(fā)生變化，進而造成零部件的扭曲或移位。

3.2 振動對零件加工精度的影響

a）減少刀具的使用時間，因為振動會產(chǎn)生切削磨損，嚴重時會導致刀具邊緣出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，從而降低了刀具的使用壽命。

b）在零件加工中，振動會降低零件加工的精度，導致加工零件表面出現(xiàn)震紋、降低工件表面的粗糙度值。同時還有可能影響工件與刀具之間的相對位移，進而直接影響數(shù)控機床的正常加工。

c）工作環(huán)境也會因為振動而產(chǎn)生極大的影響，使機床操作者身心健康受到極大的影響，進而產(chǎn)生工作效率降低的現(xiàn)象。

d）振動會使機床位移部件發(fā)生松動，加快機床零部件的磨損，使得機床的原始精度降低，從而導致機床加工的零件精度得不到保障，也會使機床的使用壽命降低。

e）零件加工中的振動會降低切削速度，從而導致生產(chǎn)效率的低下，同時，振動也加快刀具的磨損，使得刀具的使用壽命大打折扣，降低零件的加工精度。

4 解決措施

（1）選用機床時，由于機床自身的精度也有區(qū)別，因此要根據(jù)機床的型號和精度來選擇所需機床。

1）機床的重要零部件，要選擇耐磨性較好的。

2）對于機床的反向偏差需要定期進行檢測和補償，從而避免因反向偏差而產(chǎn)生的誤差。

3）反向間隙誤差的補償是數(shù)控機床中反向間隙誤差影響產(chǎn)生的，因此在數(shù)控機床的設(shè)計之初就需要對反向間隙誤引起足夠的重視，同時采取有效的方法進行避免。但是不可能做到百分之百無間隙，因此我們通過數(shù)控機床的控制系統(tǒng)對反向運動直接進行誤差補償?shù)姆椒ń鉀Q此問題，從而減少由于方向間隙帶來的誤差，提高機床的加工零件的精度。

（2）對于裝夾方法，零件加工時可根據(jù)形狀和加工精度要求進行合理選擇。對于零件加工精度高的，必須從粗加工開始就要注意裝夾方式的選擇，否則由于裝夾應(yīng)力產(chǎn)生的影響會一直伴隨整個零件的加工過程，最終影響零件加工精度，無論怎么處理都沒有辦法解決。

（3）嚴格遵守工藝路線制定的原則[4]

1）工序最大限度集中、一次定位的原則

2）先粗后精的原則

3）先近后遠、先面后孔的原則

4）先內(nèi)后外，內(nèi)外交叉原則

5）刀具最少調(diào)用次數(shù)原則

6）附件最少調(diào)用次數(shù)原則

7）走刀路線最短原則

8）程序段最少原則

9）數(shù)控加工工序和普通工序的銜接原則

10）特殊情況特殊處理的原則

（4）對操作者進行培訓，提高他們裝夾和測量的能力。

（5）對于加工環(huán)境熱源控制的方法 主要從兩方面入手：1）對于由于機床工作而產(chǎn)生的熱源，主要采取隔熱的方式，使產(chǎn)生熱源的零部件之間隔開，降低熱源的集中，從而減低溫度對零件加工精度的影響。2）對于車間內(nèi)的溫度，主要采取降溫的方式，通過開空調(diào)、通風、排風的方式散熱，降低溫度對加工零件精度的影響。無論采取哪種方法，都不能完全去除溫度對加工零件精度的影響，只能是盡量減少熱變形的影響。

（6）對于震動的解決主要從兩方面：1）對于機床的安裝，尤其是高精密的機床，一定要挖減震溝，同時固定好機床與地面的位置。2）對于機床加工時的震動，可以減小背吃刀量，同時降低進給速度。

5 結(jié)語

綜上所述，在數(shù)控機床進行零件加工的整個過程當中，對于零件加工精度影響因素有很多方面，對于這些影響精度的因素需要綜合分析，從多方面加以解決，從而降低加工誤差，有效地提高零件的加工精度。