數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施

趙志虎，孫鵬，李佳欣

[摘? ? 要]隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，數(shù)控車床在機械生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。與普通機械相比，數(shù)控車機具有更高的加工精度和自動化程度。主要分析了影響數(shù)控車床加工精度的因素，并提出了提高數(shù)控車床加工精度的具體措施。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控車床;加工精度;影響因素;改進措施

[中圖分類號]TG519.1 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–00–03

Research on Influencing Factors and Improving

Measures of Machining Accuracy of NC lathe

Zhao Zhi-hu，Sun Peng，Li Jia-xin

[Abstract]With the rapid development of social economy and the continuous progress of science and technology， CNC lathe plays an important role in the field of mechanical production. Compared with ordinary machinery， CNC lathe has higher machining accuracy and automation. Firstly， this paper analyzes the factors affecting the machining accuracy of NC lathe， and puts forward the specific measures to improve the machining accuracy of NC lathe.

[Keywords]CNC lathe; machining accuracy; influencing factor; improvement measure

1 數(shù)控車床結(jié)構(gòu)組成及優(yōu)點

1.1 數(shù)控車床的組成和結(jié)構(gòu)

針對我國工業(yè)和制造業(yè)的現(xiàn)狀，數(shù)控車床設(shè)備具有外形大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點。為了有效、嚴格地控制數(shù)控車床的加工精度，有必要對數(shù)控車床的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有清晰地認識和了解。①數(shù)控設(shè)備，主要指使用的硬件和軟件設(shè)備。專業(yè)技術(shù)操作員使用CNC設(shè)備存儲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CNC零件加工程序，分析和協(xié)調(diào)大量備件的信息數(shù)據(jù)，進而控制和處理數(shù)控面板的加工精度。②驅(qū)動裝置，它是數(shù)控車床加工過程中的基本部件，包括推力單元、主軸驅(qū)動和主軸電機。它不僅是數(shù)控加工過程中的核心部件，也是數(shù)控加工過程中不可缺少的實現(xiàn)部件。③輔助裝置。該部分的功能是保證數(shù)控機床的長期穩(wěn)定運行。數(shù)控車床的加工離不開輔助設(shè)備的支持，數(shù)控刀具的加工，無論是制冷連接、切削距離還是光學連接，都與輔助設(shè)備的使用密切相關(guān)。④主要設(shè)備是數(shù)控車床部件正常工作的核心保證，包括立柱、床身等機械部件或適合切割操作的部件，它是數(shù)控機床最重要的結(jié)構(gòu)。

1.2 數(shù)控車床的特點和優(yōu)勢

該部分論述了信息技術(shù)下數(shù)控車床技術(shù)與傳統(tǒng)車床技術(shù)的比較：數(shù)控車床機與傳統(tǒng)車床技術(shù)相比，協(xié)作性更強，優(yōu)勢明顯。因此，在實際的刀具加工過程中，可以更方便有效地實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的生產(chǎn)。數(shù)控車床技術(shù)生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品精度遠高于傳統(tǒng)車床，加工效率和質(zhì)量遠高于傳統(tǒng)車床?，F(xiàn)代信息技術(shù)不斷改進和提高設(shè)備的自動化程度，減少一些人工操作，降低人工成本;當然，就生產(chǎn)密度而言，它也優(yōu)于傳統(tǒng)加工，對數(shù)控設(shè)備的維護和維修有更詳細的要求。因此，現(xiàn)代數(shù)控車床的維護和維修需要高素質(zhì)的專業(yè)人才，在維護和檢修過程中，必須有強烈的責任感，有效優(yōu)化和完善基于信息化的控制程序參數(shù)信息。

2 影響精度的因素分析

2.1 刀具參數(shù)

加工機床時，易受外界因素的影響，伺服閥的使用不能有效保證加工精度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。長期使用后，主要受刀具磨損誤差、伺服控制誤差和加熱誤差的影響。

2.2 伺服系統(tǒng)

數(shù)控機床控制復(fù)雜，需要伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)對零件的有效控制和加工。伺服系統(tǒng)是一種能夠?qū)δ繕肆慵M行有效跟蹤和控制，完成零件自動加工過程的反饋系統(tǒng)。在數(shù)控機床的加工過程中，通常采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)使伺服電機在旋轉(zhuǎn)過程中反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生非常明顯的怠速過程，導(dǎo)致工件的傳動過程存在較大的滯后，這會導(dǎo)致零件加工過程中出現(xiàn)較大誤差。零件在加工過程中受到許多外力的影響，例如，在數(shù)控車床操作過程中，零件會受到一定的外力，工件在加工過程中容易變形，產(chǎn)生較大的彈性間隙，影響工件的精度。

3 數(shù)控車床加工精度的提高措施

3.1 選擇最合適的工具

為了控制數(shù)控車床的加工精度，必須合理選擇加工刀具。由于實際生產(chǎn)的工件不同，加工工件的結(jié)構(gòu)也不同，因此在實際生產(chǎn)中應(yīng)從刀具的選擇入手。對于加工精度高的數(shù)控車床，應(yīng)選擇要求高的刀具;對于加工精度較低的數(shù)控車床，可選擇通用支架。目前，工具形狀有圓形、方形、三角形和菱形，硬質(zhì)材料在加工過程中會損壞刀具產(chǎn)品，因此必須選擇較小的刀具形狀，加工小零件時，必須選擇剛度低的刀具。

3.2 正確的軌道控制

為了提高數(shù)控機床的整體功能，可以考慮數(shù)控傾斜機床的整體建模。這種造型結(jié)構(gòu)不僅可以極大減輕數(shù)控旋轉(zhuǎn)機床的自重，而且可以極大提高數(shù)控旋轉(zhuǎn)機床的整體性能。同時，在設(shè)計中也更換了全封閉圓柱結(jié)構(gòu)，有利于提高數(shù)控機床的整體旋轉(zhuǎn)能力，這有效地提高了高速數(shù)控車床的運動穩(wěn)定性，提出了提高數(shù)控車床軌跡精度的措施，以及優(yōu)化數(shù)控車床軌跡結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的必要性，數(shù)控機床在高負荷下長時間工作。因此，必須對數(shù)控旋壓機進行跟蹤，由專業(yè)數(shù)控人員定期對數(shù)控車床生產(chǎn)線進行驗證。

3.3 誤差補償?shù)撵`活使用

實際上，自動誤差補償方法的工作原理是利用中國數(shù)控機械系統(tǒng)獨特的誤差補償機制，自動補償數(shù)控機械運動坐標方向和軸的運動誤差，提高車床的精度。經(jīng)過長期的理論測試，定向測量的應(yīng)用效果良好。由于小故障補償技術(shù)的廣泛應(yīng)用和數(shù)控機床性能的低下，可以生產(chǎn)出高精度的工件。有些硬件設(shè)備不能實現(xiàn)自動誤差補償，但軟件可以實現(xiàn)自動誤差補償?shù)男Ч?，?shù)控車床采用半閉環(huán)伺服，定位精度高，對于有反向偏差的零件，可能會影響加工精度。在出現(xiàn)誤差的情況下，補償方法只能用于減小零件的精度誤差。目前，數(shù)控車床在加工過程中的定位精度超過兩個螺紋，很難找到補償?shù)姆椒?，如果需要修改，僅使用編程方法定位裝置以校正后間隙。

3.4 注重伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床中起著關(guān)鍵作用，是實現(xiàn)零件加工過程自動化的重要基礎(chǔ)。在零件加工過程中，伺服系統(tǒng)對數(shù)控車床的精度有很大的影響。為了減小伺服系統(tǒng)的誤差，采取了有效的措施，伺服系統(tǒng)控制時，工件需要加速度、恒速、延時等，容易產(chǎn)生一定的滯后，造成誤差，影響工件的加工。為了解決運動部件的偏置問題，可以根據(jù)運動部件的間隙對伺服系統(tǒng)的誤差進行補償。例如，可以使用部分加速和延遲算法來控制延遲過程，以計算工件位置，正確跟蹤和定位工件，提高工件在運動過程中的穩(wěn)定性。跟蹤定位時，首先確定延遲點的位置。具體方法如下：根據(jù)加速度過程的相關(guān)參數(shù)確定延遲點，然后從對稱點確定延遲點的位置。通過合理的計算確定延遲時間和加速度，確定延遲點的位置，通過補償制動點的誤差，可以有效地減小伺服系統(tǒng)的誤差。

3.5 提高轉(zhuǎn)向軌的幾何精度

提高導(dǎo)軌的幾何精度是提高加工精度的有效途徑之一。最重要的方法是優(yōu)化導(dǎo)軌和底座的設(shè)計，優(yōu)化全功能數(shù)控旋轉(zhuǎn)機床所需的封閉式氣缸結(jié)構(gòu)，適當減輕旋轉(zhuǎn)機床的重量。根據(jù)螺旋層的概念。然后不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，確保數(shù)控扭矩切削滿足相應(yīng)的生產(chǎn)加工要求。在高負荷條件下生產(chǎn)加工時，必須保證數(shù)控旋轉(zhuǎn)機床的扭矩精度，相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)嵌入滑動導(dǎo)軌中，并用注塑材料螺栓安裝在剛性導(dǎo)軌上，減少了下導(dǎo)軌之間的大間隙，極大提高了加工精度。

3.6 消除伺服系統(tǒng)干擾

分析表明，伺服系統(tǒng)在數(shù)控力矩加工中起著決定性的作用，直接影響工件的加工精度。在這種情況下，操作員必須完全了解加工過程中伺服系統(tǒng)的錯誤。為了控制伺服系統(tǒng)在運行中的故障，不僅需要對舵機進行優(yōu)化設(shè)計，同時，采用動態(tài)性能較好的車床來提高伺服系統(tǒng)的壓縮比和負載強度。一旦確定伺服系統(tǒng)已在NC扭矩下進行優(yōu)化，則必須進一步優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，并選擇更高的位置開環(huán)增益，以確保加工過程中的加工精度。

3.7 正確糾正刀具參數(shù)偏差

調(diào)整刀具參數(shù)時，操作員應(yīng)注意所有可能的偏差原因，在編程參數(shù)時觀察并糾正這些原因。例如，如果在零件加工過程中發(fā)現(xiàn)每批加工零件比前一批多出約1μm，則必須重置刀具參數(shù)，參考偏差數(shù)據(jù)，將工具設(shè)置為在任何固定時間擰緊約1μm，以補償正常誤差并將誤差降至最低。

3.8 有效運用消除誤差的方法

在實際應(yīng)用中，消除誤差的方法有兩種：誤差補償法和誤差避免法。誤差補償方法，就是充分利用數(shù)控系統(tǒng)的補償功能，對現(xiàn)有坐標系進行充分補償。一些公司有低精度的數(shù)控車床，在這種情況下，工件的加工精度可以極大提高。為了實現(xiàn)誤差補償方法，可以討論數(shù)控車床的硬件和軟件，一些數(shù)控車床采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，在加工過程中，由于板材的反向偏差，定位精度會降低。因此，當誤差消除時，可以使用相反方向的偏差來補償誤差。故障預(yù)防方法就是通過提高數(shù)控機床零件在制造和生產(chǎn)過程中的加工精度來避免誤差，這種方法特別適用于數(shù)控機床制造商。其主要特點是能有效地控制加工的總精度誤差。對于使用數(shù)控車床的企業(yè)，這種方法成本高，不適用，同時，由于機床零件存在一定的誤差，提高機床本身的加工精度是一項艱巨的任務(wù)。

3.9 嚴格規(guī)范數(shù)控車床的編程

①確定數(shù)控車床的編程順序。在數(shù)控車床的編程過程中，必須嚴格規(guī)范和規(guī)范順序，使刀轂滿足加工要求并具有一定的合理性;充分發(fā)揮數(shù)控車床的功能，使加工的產(chǎn)品更加精確。此外，本設(shè)計還作為數(shù)控車床編程過程中的編程點。設(shè)計內(nèi)容與編程內(nèi)容密切相關(guān)，使兩個階段緊密結(jié)合，提高了加工效率，提高了加工質(zhì)量。②數(shù)控編程主要步驟的標準化。為了建立零件的數(shù)值模型，數(shù)控機床操作人員必須根據(jù)零件設(shè)計圖建立零件的幾何模型，并通過螺紋、功能和實體的建模來識別數(shù)控機床。數(shù)字化零件以充分反映程序中的設(shè)計;為了確定零件加工系統(tǒng)，必須結(jié)合零件和產(chǎn)品的特點，明確零件質(zhì)量要求的關(guān)鍵點，確定零件的加工方式，以提高數(shù)控機床的加工精度。

3.10 提高數(shù)控車床操作人員的技術(shù)水平

數(shù)控車床操作者在數(shù)控車床加工過程中起著重要的主導(dǎo)作用，是數(shù)控車床加工技能的直接體現(xiàn)，操作者的專業(yè)技術(shù)水平和實際加工操作能力對加工質(zhì)量有很大的主觀影響。因此，為了提高加工精度，必須加強對專業(yè)操作人員的培訓，拓寬工人的理論知識，提高實際應(yīng)用和操作能力，全面提高工人的能力和素質(zhì)，數(shù)控加工的全面質(zhì)量控制也是保證加工精度的重要保證。①在規(guī)劃的基礎(chǔ)上，提高人才規(guī)劃的水平和力度，加強工作，使人才規(guī)劃成為一個新的實踐發(fā)展領(lǐng)域。②在促進培訓的同時，保持員工的素質(zhì)也很重要。增強員工的責任心，培養(yǎng)熱愛工作和奉獻的良好職業(yè)道德，提高員工的整體水平和素質(zhì)，提高加工精度，為數(shù)控機床的整體加工質(zhì)量打下堅實的思想基礎(chǔ)。③要注重人才的培養(yǎng)和引進，更新和加強符合現(xiàn)代生產(chǎn)特點的加工技術(shù)和工藝。只有這樣，才能使生產(chǎn)技術(shù)水平與實際生產(chǎn)需求相協(xié)調(diào)，促進數(shù)控車床的長期發(fā)展和穩(wěn)定運行。

3.11 加工件生產(chǎn)能力分析

在加工工件之前，工廠應(yīng)分析其制造能力，根據(jù)工件的特性和尺寸制定加工計劃，并明確加工順序，以減少加工過程中更換刀具所需的時間。在這種情況下，可以有效提高數(shù)控車床的加工速度，在一定程度上保證零件的加工精度。除上述方法外，該方法還可用于確定加工日期，以確保零件的精度。

3.12 注意數(shù)控車床對刀具的影響

如果確定如何在加工過程中添加工件，則必須稍后確定刀具的設(shè)定點，刀具設(shè)定點是坐標系中刀具運動開始的點。尋找刀具設(shè)定點的過程通常被稱為刀具設(shè)定的一部分，必須專注于調(diào)整工具的過程。如果刀具出現(xiàn)問題，將影響機械零件的加工精度，并可能導(dǎo)致人員安全風險。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)特別注意數(shù)控車床對刀具的影響。

3.13 設(shè)備的定期維護和維修

數(shù)控車床本質(zhì)上仍是一種機械設(shè)備，無論加工過程的精度如何，進入工作狀態(tài)后或多或少會出現(xiàn)問題或誤差，這不僅會對正常機械零件的加工任務(wù)產(chǎn)生不利影響，而且加工產(chǎn)品的精度也無法得到有效保證。因此，如果可能的話，有必要保證數(shù)控回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，這符合加工企業(yè)的利益。因此，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)定期對系統(tǒng)和設(shè)備進行維護和維修。①應(yīng)根據(jù)制定的維護和檢修規(guī)范、制度和要求，結(jié)合設(shè)備的實際使用情況，制定詳細的維護和檢修計劃，包括每日或每年的維護和檢修計劃。日常保養(yǎng)維修工作完成后，及時填寫保養(yǎng)報告，責任人簽字，全面落實責任制。②操作員還必須與技術(shù)人員合作獲取設(shè)備。在此期間，操作員還必須嚴格按照相關(guān)規(guī)范和程序工作，以確保NC開關(guān)設(shè)備不會損壞。

3.14 改進的幾何精度檢查

通過加強數(shù)控車床加工細節(jié)的控制和管理，在保證數(shù)控回轉(zhuǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，控制加工精度，提高加工精度。為了達到規(guī)定的精度標準，必須嚴格控制機械零件的切削速度。為了減小極化的影響，保證數(shù)控車床的工作精度，切削速度不能長時間處于快速工作狀態(tài)。在系統(tǒng)正常運行和設(shè)備穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)控車床，確保切割過程順利進行。根據(jù)軌道鋼硬度的實際位置，進一步加強軌道的穩(wěn)定性，保證數(shù)控板在軌道上的正常運行。在數(shù)控車床的建設(shè)初期，應(yīng)加強軌道保持水平位置，降低基礎(chǔ)與軌道之間的邊界值。一旦發(fā)現(xiàn)偏差，應(yīng)及時采取適當措施予以彌補，以保證數(shù)控車床加工設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理性，保持切削速度的穩(wěn)定性，有效提高加工精度，減少出現(xiàn)問題或錯誤的可能性。

4 結(jié)論

提高數(shù)控車床的加工精度是制造高技術(shù)車床的關(guān)鍵。因此，必須考慮影響數(shù)控車床整體加工精度的因素，并提出具體的措施和對策。在不斷提高數(shù)控車床加工精度的基礎(chǔ)上，數(shù)控車床整體加工精度進一步提高，數(shù)控車床行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展能力不斷提高。

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