數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及對策

李道品

摘??要：數(shù)控車床工藝與技術(shù)在機(jī)械加工制造領(lǐng)域中的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品加工精度的有效提升。由于數(shù)控車床精度對機(jī)械產(chǎn)品加工精度有著決定性影響。所以，機(jī)械加工企業(yè)對數(shù)控車床工藝與技術(shù)發(fā)展的關(guān)注度也越來越高。機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)該緊跟數(shù)控車床工藝技術(shù)發(fā)展的潮流，加強(qiáng)影響數(shù)控車床精度因素研究分析的力度，并以此為基礎(chǔ)制定和實施有助于數(shù)控車床加工精度提升的策略，為機(jī)械加工企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。基于此，主要是針對數(shù)控車床加工精度影響因素進(jìn)行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床??加工精度??影響因素??控制

中圖分類號：TG519

Analysis?of?Influencing?Factors?for?the?Machining?Accuracy?of?CNC?Lathes?and?Countermeasures

LI?Daopin

Jiangsu?Xuzhou?Higher?Vocational?School?Economic?and?Trade，?Xuzhou，?Jiangsu?Province，?221018?China

Abstract：?The?promotion?and?application?of?the?CNC?lathe?process?and?technology?in?the?machining?and?manufacturing?field?have?promoted?the?effective?improvement?of?the?machining?accuracy?of?mechanical?products.?The?accuracy?of?CNC?lathes?has?a?decisive?impact?on?the?machining?accuracy?of?mechanical?products，?so?mechanical?processing?enterprises?are?also?paying?increasing?attention?to?the?development?of?the?CNC?lathe?process?and?technology.?Mechanical?processing?enterprises?should?keep?up?with?the?trend?of?the?development?of?the?CNC?lathe?process?and?technology，?strengthen?the?research?and?analysis?of?the?influence?factors?of?the?accuracy?of?CNC?lathes，?and?formulate?and?implement?strategies?to?improve?the?machining?accuracy?of?CNC?lathes，?so?as?to?safeguard?their?healthy?and?sustainable?development.?Based?on?this，?this?article?mainly?briefly?analyzes?the?influence?factors?of?the?machining?accuracy?of?CNC?lathes.

Key?Words：?CNC?lathe;?Machining?accuracy;?Influencing?factor;?Control

社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日趨完善，客戶對車床加工精度提出的要求也隨之提高。數(shù)控車床作為一種先進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)手段，該技術(shù)的應(yīng)用雖然促進(jìn)了機(jī)械加工生產(chǎn)質(zhì)量與效率的有效提升，但由于數(shù)控車床在運(yùn)行過程中經(jīng)常因為受到各種內(nèi)外部因素的影響，導(dǎo)致數(shù)控車床加工精度無法達(dá)到設(shè)計要求。所以，機(jī)械加工企業(yè)在運(yùn)用數(shù)控車床加工機(jī)械零件時，操作人員應(yīng)該在深入分析影響零件加工精度因素的基礎(chǔ)上，采取具有針對性的預(yù)防策略，確保數(shù)控車床的加工精度達(dá)到機(jī)械加工的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求[1]。

1??數(shù)控車床的構(gòu)成與工作原理

數(shù)控車床在運(yùn)行過程中，主要是運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)控程序，實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)工件與軸類工件穩(wěn)定加工的目的，促進(jìn)工件加工質(zhì)量和效率的有效提升。由于批量生產(chǎn)加工的零件對加工精度提出的要求也相對更高，因此，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)該數(shù)控車床操作人員，應(yīng)該在零件加工開始前，合理利用數(shù)字、字母、符號等信息技術(shù)手段，完成自動控制程序的設(shè)計工作，然后將事先編制好的程序輸入數(shù)控車床自動控制系統(tǒng)中，確保零件加工的順利進(jìn)行[2]。數(shù)控車床操作人員在零件加工開始后，搜集和分析數(shù)控車床運(yùn)行的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字、編碼等形式，然后再由數(shù)控車床主控系統(tǒng)中的計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理后，向數(shù)控車床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，下達(dá)零件加工的執(zhí)行指令，驅(qū)動數(shù)控車床的正常有序運(yùn)行。零件加工工序結(jié)束后，再由數(shù)控車床主控系統(tǒng)下達(dá)指令，保證數(shù)控車床各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)回到初始加工位置，從而達(dá)到有效提升零件加工精度的目的。由于數(shù)控車床加工精度對機(jī)械制造質(zhì)量與效率有著決定性的影響，因此操作人員必須在數(shù)控加工開始前，由專業(yè)技術(shù)人員編寫數(shù)控加工的程序，才能確保工件自動加工工序的順利完成。信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，人們對機(jī)械制造產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與精度提出的要求也隨之越來越高，由于傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)前客戶對機(jī)械零件加工精度提出的要求，所以，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)該積極探索和研究數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用策略，提高機(jī)械加工的精度，才能生產(chǎn)制造出精度更高的機(jī)械產(chǎn)品。

2??數(shù)控車床加工精度的質(zhì)量影響因素

數(shù)控車床加工就是一種高精度且高效率的自動化車床用數(shù)字化信息控制零件和加工刀具移動的加工方法。數(shù)控車床的加工精度是指加工零件的實際幾何參數(shù)與圖樣規(guī)定的理想幾何參數(shù)相符合的程度。如果加工零件的實際幾何參數(shù)與圖樣規(guī)定的理想幾何參數(shù)相符程度越高，就說明了數(shù)控車床加工的精度也就越高。影響數(shù)控車床的加工精度的因素很多，主要有以下幾點。

2.1?車床質(zhì)量因素

數(shù)控車床運(yùn)行過程中，影響零件加工精度的因素主要來自人為、設(shè)備、意外等幾方面。在這其中，數(shù)控車床自身出現(xiàn)的問題，則是影響工件加工精度最關(guān)鍵的因素之一。由于數(shù)控車床運(yùn)行過程中，一旦數(shù)控車床系統(tǒng)配置出現(xiàn)問題，工件無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時，則會導(dǎo)致工件出現(xiàn)精度不達(dá)標(biāo)的問題。所以，操作人員在操作數(shù)控車床時，必須采取積極有效的措施，控制數(shù)控車床本身的穩(wěn)定性與剛性，避免因為數(shù)控車床自身出現(xiàn)剛性或穩(wěn)定性不足的問題，導(dǎo)致機(jī)械操作出現(xiàn)操作失常、失誤等問題，影響工件加工的質(zhì)量和精度[3]。

2.2??原料和誤差因素

數(shù)控車床運(yùn)行過程中，對刀角度與測量誤差等也是常見的影響機(jī)床加工精度的重要因素。由于數(shù)控車床使用的刀具對尺寸、角度等提出了明確的要求。如果待加工零件材料類型不同，操作人員選擇和使用的刀具也不同。再加上數(shù)控車床運(yùn)行過程中，刀具自身尺寸與角度都會發(fā)生變化，因此，一旦數(shù)控車床刀具尺寸與對刀角度出現(xiàn)偏差，必然會影響到工件加工的精度。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國大多數(shù)機(jī)械加工企業(yè)中使用的數(shù)控機(jī)床，大多都是利用電機(jī)帶動滾珠絲杠傳動實現(xiàn)進(jìn)給的，數(shù)控車床在工件加工過程中，各個軸承之間難免會在外部作用力的影響下，出現(xiàn)空隙較大的情況，導(dǎo)致工件加工正反面產(chǎn)生誤差綜合，影響工件加工精度，降低了數(shù)控加工的效率[4]。

2.3??切削用量的因素

機(jī)械加工企業(yè)使用數(shù)控車床加工工件前，數(shù)控車床操作人員必須根據(jù)待加工零件的特點和要求，合理選擇加工工具，才能在保證工件加工質(zhì)量的前提下，促進(jìn)數(shù)控加工的精度。例如：操作人員在選擇刀具時，必須充分考慮背吃刀量、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速等切削要素對零件加工精度產(chǎn)生的影響，并以此為基礎(chǔ)采取不同的應(yīng)對策略，才能確保數(shù)控加工工件的精度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。此外，如果待加工零件對加工精度提出了明確的要求，數(shù)控車床操作人員應(yīng)該根據(jù)待加工工件的精度標(biāo)準(zhǔn)，選擇符合要求的加工方式，避免因為工件加工方式選擇不合理，影響零件加工的精度。

3??提高數(shù)控車床加工精度的措施

3.1??加強(qiáng)車床維護(hù)管理

為了保證數(shù)控車床的高效運(yùn)行，操作人員必須在數(shù)控加工過程中，將車窗檢測和維修制度落實到數(shù)控加工的各個環(huán)節(jié)中。利用數(shù)控車床內(nèi)置的程序進(jìn)行數(shù)控加工數(shù)據(jù)信息的分析處理，然后通過對主軸的檢測，更換數(shù)控加工要求的道具，保證數(shù)控加工的精度達(dá)到工件精度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求[5]。操作人員在落實數(shù)控車床定期檢測和維修工作制度時，應(yīng)該嚴(yán)格按照要求做好數(shù)控車床油位以及滑動部位的實時監(jiān)測與潤滑處理工作，才能達(dá)到有效提升數(shù)控車床運(yùn)行效率的目的。操作人員在數(shù)控車床運(yùn)行過程中，應(yīng)該定期檢查數(shù)控車床可能出現(xiàn)的發(fā)熱情況，清理濾網(wǎng)中殘留的雜物，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)控車床轉(zhuǎn)動裝置發(fā)生故障，應(yīng)該立即停止車床的運(yùn)行，然后及時清理殘留物，更換濾網(wǎng)，提高數(shù)控車床加工的精度。此外，由于外界電機(jī)系統(tǒng)與數(shù)控車床系統(tǒng)之間存在著密不可分的聯(lián)系，操作人員在數(shù)控車床運(yùn)行過程中，必須定期地檢查電氣插頭插座等的運(yùn)行狀態(tài)，避免因為數(shù)控車床的電氣設(shè)備發(fā)生故障，影響數(shù)控加工的精度。

3.2??強(qiáng)化數(shù)控車床總體設(shè)計

數(shù)控機(jī)械技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的過程中，數(shù)控車床也應(yīng)該加快總體設(shè)計方面的優(yōu)化工作步伐，通過對數(shù)控結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，完成對數(shù)控車床配置的優(yōu)化和升級工作，提高數(shù)控車床運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，降低機(jī)械加工企業(yè)的生產(chǎn)成本，保證數(shù)控加工的精度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。操作人員在優(yōu)化數(shù)控車床的整體配置時，應(yīng)該充分重視變形應(yīng)力檢測的重要性，嚴(yán)格按照不同配件使用時所產(chǎn)生的應(yīng)力，制定科學(xué)合理的優(yōu)化策略，通過對車床變形問題的徹底改善，提高數(shù)控車床加工的精度。為了提高數(shù)控加工過程中擺動頻率監(jiān)控的效率，操作人員應(yīng)該在保證客觀情況檢查與監(jiān)測制度落實到數(shù)控加工各個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，合理地進(jìn)行數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，既保證了數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的剛度，減少了數(shù)控加工材料的消耗量，而且達(dá)到了穩(wěn)定數(shù)控車床重心，提高數(shù)控加工精度的目的。數(shù)控車床運(yùn)行過程中，因為自身缺乏理想散熱裝置，導(dǎo)致數(shù)控車床在運(yùn)行過程中，一旦主軸各個部件運(yùn)行后，相互關(guān)聯(lián)的軸承相互摩擦的同時，不但產(chǎn)生了大量的熱量，而且數(shù)控車床切削加工過程中設(shè)備產(chǎn)生的熱量融合在一起，導(dǎo)致數(shù)控車床主軸出現(xiàn)了溫度迅速升高的情況，增加了數(shù)控車床主軸熱變形問題的發(fā)生率，影響了數(shù)控加工的精度[6]。數(shù)控車床運(yùn)行過程中，發(fā)生的熱變形問題具有不穩(wěn)定與不規(guī)則的特點，如果數(shù)控車床發(fā)生了熱變形問題，必然會因為數(shù)控車床主軸出現(xiàn)軸線伸長、歪斜等情況，導(dǎo)致數(shù)控車床主軸部位出現(xiàn)運(yùn)行紊亂的情況，嚴(yán)重影響了數(shù)控車床加工的精度。針對這一問題，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)該通過在數(shù)控車床主軸位置，設(shè)置散熱裝置的方式，增加主軸散熱面積，提高主軸的散熱性能，從而達(dá)到降低主軸運(yùn)行溫度與熱變形問題發(fā)生率的目的，降低加工誤差對工件加工精度產(chǎn)生的不利影響。

3.3??做好誤差補(bǔ)償實現(xiàn)精度控制

半閉環(huán)式伺服系統(tǒng)是驅(qū)動數(shù)控車床運(yùn)行的核心，由于數(shù)控車床運(yùn)行過程中出現(xiàn)了反向偏差現(xiàn)象，這對數(shù)控車床定位精準(zhǔn)度與后續(xù)零件加工質(zhì)量有著決定性的影響。對此，操作人員應(yīng)該在數(shù)控車床運(yùn)行過程中，采取誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，彌補(bǔ)此類問題發(fā)生對零件加工精度產(chǎn)生的影響[7]。通過對當(dāng)前我國機(jī)械制造領(lǐng)域使用的數(shù)控車床精度的分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)械加工企業(yè)應(yīng)該根據(jù)數(shù)控加工精度的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，采用編程方式，提高機(jī)械加工精度，充分發(fā)揮定向作業(yè)的優(yōu)勢，提高數(shù)控加工的精度。此外，針對數(shù)控車床運(yùn)行過程中，某個軸接收到控制指令后出現(xiàn)的運(yùn)行軌跡變動現(xiàn)象，操作人員應(yīng)該合理運(yùn)用數(shù)控設(shè)備，不定時地讀取數(shù)控車床運(yùn)行過程中的反向間隙數(shù)值，調(diào)整坐標(biāo)位移的指令和數(shù)據(jù)，然后將符合加工精度要求的定位數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)控車床的控制中心，即可有效降低反向偏差對零件加工精度產(chǎn)生的影響。

3.4??應(yīng)用編程法提高幾何精度

數(shù)控車床運(yùn)行過程中，如果設(shè)備達(dá)到插補(bǔ)起點的位置后，即可應(yīng)用事先編輯的程序，完成零件的加工工作。數(shù)控加工中的插補(bǔ)，實際上就是針對數(shù)控車床運(yùn)行過程中產(chǎn)生的正向偏差，采取反向插補(bǔ)修正位置的方式，提高數(shù)控車床運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。通常，數(shù)控車床在運(yùn)行過程中，操作人員應(yīng)該通過設(shè)立不同存儲地址的方式，完成對各個軸承間隙的插補(bǔ)工作，才能最大限度地降低軸承偏差對數(shù)控加工精度產(chǎn)生的影響。如果數(shù)控車床運(yùn)行過程中，設(shè)備運(yùn)行指令發(fā)生變化后，各個軸承之間的插補(bǔ)必然會發(fā)生改變，所以，為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性，操作人員必須將編程修正策略落實到實處，才能達(dá)到有效減少數(shù)控加工偏差的目的，促進(jìn)數(shù)控車床加工精度的有效提升。

4??結(jié)語

總而言之，隨著數(shù)控車床加工技術(shù)的迅速普及和應(yīng)用，數(shù)控加工的質(zhì)量和效率也隨之越來越高。數(shù)控車床操作人員，應(yīng)該合理運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，優(yōu)化和完善數(shù)控車床加工系統(tǒng)，確保數(shù)控車床始終保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，才能在有效提升數(shù)控車床加工精度的基礎(chǔ)上，推動我國數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張明云.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高方法分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（14）：77-78.

[2]童敘豪，蔡嘉賓.數(shù)控車床的加工精度影響因素及提升方法[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（14）：194-195.

[3]吳艷.探討數(shù)控車床加工精度的影響因素與對策[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（13）：67-68.

[4]張杰.數(shù)控車床加工精度的影響因素與對策研究[J].造紙裝備及材料，2021，50（6）：79-80.

[5]溫進(jìn).數(shù)控車床加工精度影響因素分析及其控制研究[J].中國設(shè)備工程，2021（9）：108-109.

[6]管佳燕.基于加工表面形貌的數(shù)控車床誤差辨識方法與仿真研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

[7]王曉暉.基于凸輪加工技術(shù)的數(shù)控車床編程方法的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2013.