數(shù)控車床的加工精度影響因素及提升方法

卓瑞生 王春風(fēng) 陳瑞南

摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車床技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床具有相對較高的自動化程度和精度。數(shù)控車床的加工原理、加工特點(diǎn)，對于數(shù)控車床技術(shù)來說，工藝精度起著決定性作用。本文對數(shù)控車床的加工精度影響因素及提升方法進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;加工精度;影響因素;提升方法

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，車床技術(shù)的運(yùn)用范圍越來越廣泛。但傳統(tǒng)的車床技術(shù)很難滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求，因此迫切需要一種更加先進(jìn)的技術(shù)來彌補(bǔ)傳統(tǒng)車床技術(shù)的不足。數(shù)控車床技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)車床技術(shù)相比，數(shù)控車床不僅自動化程度高，并且加工精度優(yōu)良，更加符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。眾所周知，航天航空領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)械零件的精度要求很高，隨著數(shù)控機(jī)床被引入航空航天等領(lǐng)域，對其加工技術(shù)的精度要求也隨之提高。

1數(shù)控車床的構(gòu)成與工作原理

數(shù)控車床在應(yīng)用中，主要是對回轉(zhuǎn)工件與軸類工件穩(wěn)定加工，在外援與內(nèi)控、端面等工序中參與制作。在當(dāng)前批量生產(chǎn)與精度零件中要求較高，利用數(shù)字與字母、符號等信息技術(shù)來完成編程與自動控制的技術(shù)。數(shù)控車床的組成是由CNC裝置以及輸入輸出設(shè)備、驅(qū)動與電氣控制裝置、車床本體與測量反饋等多個裝置組合而成。在操作中，通過數(shù)控車床對信息進(jìn)行搜集，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字、編碼，通過交給主體系統(tǒng)計算機(jī)進(jìn)行處理，然后由主體系統(tǒng)通過命令下達(dá)給不同的執(zhí)行構(gòu)建，從而完成加工，在加工中通過主體系統(tǒng)下達(dá)的命令可以對作業(yè)的速率與位移等數(shù)據(jù)進(jìn)行布控，來提升工藝完善性。數(shù)控車床加工的精度對機(jī)械制造的影響極大。在加工前，需要由專業(yè)人員對程序進(jìn)行編寫，實(shí)現(xiàn)自動加工工件，整體運(yùn)行環(huán)節(jié)都由數(shù)字與符號來完成指令的傳達(dá)，可以采用一臺主機(jī)控制多個車床的模式。與以往的加工模式相比，數(shù)控式車床具有明顯的優(yōu)勢，隨著我國社會科技化的進(jìn)步與信息化的滲透，人們對于機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量與精度逐漸提升，以往的工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)下人們對于機(jī)械零件的要求標(biāo)準(zhǔn)，尤其在不同領(lǐng)域內(nèi)的尖端的企業(yè)更需要數(shù)控車床精度與效率等優(yōu)勢的參與，才能保證企業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。所以在當(dāng)前形勢下，只有提升數(shù)控車床工作精度，才能供應(yīng)不同領(lǐng)域中的需求，為各企業(yè)提供技術(shù)的支持。但是，結(jié)合當(dāng)前情況來看，在加工一些小批量工件與單一工件時，應(yīng)用自動化的工作技術(shù)還存在一定的阻礙，想要不斷促進(jìn)設(shè)備研發(fā)工作的進(jìn)步，就要降低工作原有誤差，為研究工作提供有效的技術(shù)基礎(chǔ)。通過探究數(shù)控車床在應(yīng)用中存在的問題以及影響因素來保證加工的精度，是提升零件質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵內(nèi)容。

2數(shù)控車床加工精度的具體影響因素分析

2.1伺服因素

數(shù)控車床設(shè)備在運(yùn)行工作中，可能會受到許多因素的間接或直接影響，對加工工藝造成不同程度的影響，發(fā)生誤差問題，并且會影響加工精度與整體質(zhì)量，伺服系統(tǒng)能夠保障數(shù)控車床設(shè)備可以正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)與生產(chǎn)，同時也為其工作運(yùn)轉(zhuǎn)提供基本動力，只有最大程度上發(fā)揮其功能，才能夠保障數(shù)控車床設(shè)備高效有序的開展工作。零部件加工環(huán)節(jié)當(dāng)中，往往需要相關(guān)操作工作人員針對數(shù)控機(jī)床的實(shí)際工作運(yùn)行狀態(tài)與位置，對其進(jìn)行調(diào)控與優(yōu)化，驅(qū)動滾珠絲杠正常工作，車床槽實(shí)際操作過程中，很可能會出現(xiàn)傳動誤差的情況，相關(guān)零部件的加工精度也很容易會受到影響，造成定位精度誤差問題，必須要引起高度重視[2]。

2.2刀具參數(shù)的影響

數(shù)控車床中的刀具體系是數(shù)控車床的主要組成部分。為了適應(yīng)快速加工的相關(guān)要求，數(shù)控車床經(jīng)常使用自動換刀系統(tǒng)進(jìn)行工件表面的加工。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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的情況，可對傳統(tǒng)車削加工方式進(jìn)行調(diào)整，促使加工條件滿足最新要求。例如，在數(shù)控車床使用車刀進(jìn)行加工的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因?yàn)椴僮魅藛T對于控制數(shù)控車床加工精度的技能不熟練而導(dǎo)致圓弧半徑偏差和車刀主偏角隨著加工次數(shù)的增加而導(dǎo)致偏差不斷擴(kuò)大的問題。如果數(shù)控車床的操作人員不能及時地了解加工所用刀具的主偏角和圓弧半徑的變化狀況，并且對加工程序進(jìn)行相對應(yīng)的修正，使得加工出的工件表面較為粗糙，將導(dǎo)致加工零件無法達(dá)到圖紙的相關(guān)要求。因此，在數(shù)控車床的使用過程中需要學(xué)會使用合適的刀具和程序進(jìn)行工件的加工。

2.3圓整誤差的影響

圓整誤差指的是在數(shù)據(jù)處理時，將工件的坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而發(fā)生的誤差。脈沖當(dāng)量是指每個單位脈沖對應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量，普通等級數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量要大于精密級別的數(shù)控車床。價格較低的數(shù)控車床通常會采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)對零件的尺寸進(jìn)行實(shí)際控制時，只能夠圓整到脈沖當(dāng)量，圓整誤差對于數(shù)控車床的加工精度將會造成不利影響，需要采取相對應(yīng)的誤差來減小圓整誤差。

3提高數(shù)控車床加工精度的具體方法措施

3.1伺服系統(tǒng)誤差問題的應(yīng)對方法

伺服系統(tǒng)作為數(shù)控車床加工生產(chǎn)過程中極為重要的組成部分，其對數(shù)控車床的實(shí)際加工精度會產(chǎn)生直接的影響，同時也會極大的影響工件質(zhì)量。為了盡可能的降低伺服系統(tǒng)出現(xiàn)誤差問題，并減少對加工精度的影響，相關(guān)工作人員可針對實(shí)際運(yùn)行狀況，為其配置性能較高的零部件，如具備動態(tài)性能的驅(qū)動裝置，并且對相關(guān)參數(shù)及時改進(jìn)與優(yōu)化。對于車削加工中直線與圓弧加工所產(chǎn)生的影響，可采取適當(dāng)?shù)拇胧ζ溥M(jìn)行抑制，這樣可以避免速度誤差對于單軸直線加工的具體位置產(chǎn)生的影響，減少加工誤差。進(jìn)給軸維持在45°，這樣能夠最大程度上達(dá)到良好的加工精度與效果，伺服系統(tǒng)在圓弧加工過程中，應(yīng)當(dāng)針對具體情況，設(shè)置進(jìn)給軸位置的開環(huán)增益，這樣能夠有效提升機(jī)械工件輪廓的實(shí)際加工精度。

3.2提升數(shù)控車床刀具的整體性能

數(shù)控車床設(shè)備工作運(yùn)行中，車刀具自身的特性，也會直接影響實(shí)際加工精度與質(zhì)量。所以，相關(guān)工作人員可結(jié)合實(shí)際情況，及時優(yōu)化調(diào)整車削方法。對于相關(guān)刀具，應(yīng)當(dāng)保證標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，數(shù)控車刀是比較常見的自動換刀裝置，應(yīng)當(dāng)保障刀具庫完善，同時還應(yīng)當(dāng)最大程度上滿足對于材質(zhì)以及性能等方面的具體需求，并且對零件車削加工實(shí)際效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。

3.3優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)控車床作為零件加工的重要主體，因?yàn)槠湓O(shè)計的優(yōu)化程度關(guān)系到各環(huán)節(jié)零部件加工情況，所以利用創(chuàng)新設(shè)計主機(jī)結(jié)構(gòu)、引進(jìn)高質(zhì)量部件、優(yōu)化各生產(chǎn)環(huán)節(jié)等措施都能對加強(qiáng)數(shù)控車床零件加工工作起到重要作用。目前國內(nèi)使用的大部分?jǐn)?shù)控車床都是國內(nèi)自主研發(fā)制造完成的，設(shè)計人員在進(jìn)行數(shù)控車床的相關(guān)設(shè)計時需要考慮進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)控車床的整體結(jié)構(gòu)，同時充分考慮數(shù)控車床在實(shí)際生產(chǎn)過程中可能會出現(xiàn)的各種誤差，例如車床的導(dǎo)軌精度等，對誤差提前進(jìn)行針對性的設(shè)計。同時可以結(jié)合別國先進(jìn)的數(shù)控車床設(shè)計理念，將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化成實(shí)際的生產(chǎn)力，從而有效提高數(shù)控車床的加工精度。

結(jié)束語

總之，數(shù)控車床已成為機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)極受歡迎的一種加工模式，與以往的加工工藝相比，因?yàn)槠涠ㄎ坏木珳?zhǔn)性、操作的準(zhǔn)確性以及機(jī)電一體化的便利操作模式等逐漸受到不同領(lǐng)域的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]劉康東.數(shù)控車床加工精度的改進(jìn)設(shè)計分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（11）：79-81.

[2]吳福昌.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019，48（07）：13-14+119.

[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（05）：97-99.

[4]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（02）：64-67.

[5]張淑梅.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（03）：93-94.