有關機床精度方法的應用與措施分析

朱 磊，劉 偉

沈陽機床集團中捷鉆鏜床廠，遼寧沈陽 110142

加工精度是指數(shù)控機床對零件進行加工后，零件實際的外形輪廓、位置以及尺寸數(shù)值等幾何參數(shù)與設計中規(guī)定的幾何參數(shù)的一致或符合程度。誤差在數(shù)控機床的實際生產(chǎn)中是客觀存在的，但是需要將誤差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。因此需要對無償進行有效的分析，對誤差的特點和規(guī)律進行重點研究，并且根據(jù)研究和分析的結果制定出提高數(shù)控機場工作精度，降低誤差的有效措施。

1 數(shù)控機床在實際工作中出現(xiàn)誤差的原因

1.1 主軸旋轉(zhuǎn)誤差

主軸旋轉(zhuǎn)誤差的定義是：某一時刻主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線與理論數(shù)據(jù)中的主軸回轉(zhuǎn)軸線存在偏差。在實際工作中以下因素可以導致數(shù)控機床產(chǎn)生主軸旋轉(zhuǎn)誤差：在工作生產(chǎn)過程中，主軸發(fā)生的不規(guī)則動作，例如：軸向竄動、角度擺動或者徑向跳動等。為了有效降低主軸旋轉(zhuǎn)誤差，首先需要有效提高數(shù)控機床主軸、軸承以及箱體的精度和質(zhì)量；其次，在安裝主軸部件時，要有效保證安裝精度，并且對滾動軸承等傳動部件進行預緊等操作；再次，根據(jù)具體的工作需求，選擇適合的平衡裝置，安裝在數(shù)控機床主軸的高速傳動部件中，可以使回轉(zhuǎn)精度得到有效提高；定期對數(shù)控機床的主軸部件進行維護。

1.2 系統(tǒng)變形導致的誤差

1）數(shù)控機床部件剛度。數(shù)控機床部件中包含很多零件，目前，通常采用實驗模擬的方法對這些部件的剛度進行分析。通過分析結果可知，數(shù)控機床部件變形與加工工作載荷成非線性關系，而且載荷加載曲線超前于載荷卸載曲線，兩條曲線不重合。通過對載荷加載曲線和載荷卸載曲線進行分析，可以得出數(shù)控機床在加載負荷和卸載負荷過程中所消耗的能量就是兩條曲線之間的面積，這些消耗的能量就是數(shù)控機床在加載和卸載循環(huán)中解除變形所消耗的能量以及摩擦力所消耗的能量；當數(shù)控機床初次卸載負荷后，相關部件變形恢復無法完全恢復到初次加載負荷前狀態(tài)，因此導致了殘余變形的產(chǎn)生，加載曲線的起點在數(shù)控機床進行多次的加載和卸載循環(huán)之后，才與卸載曲線的終點重新吻合，殘余變形也隨著歸位零；

2）刀具剛度。數(shù)控機床的刀具在加工工件表面輪廓和法線時，在（y）方向上加工時，因為刀具的剛度很大，因此通常可以忽略刀具的變形。當數(shù)控機床加工工件內(nèi)孔的直徑比較小時，刀桿因為受力產(chǎn)生變形較大，因此會導致誤差增大，降低加工精度；

3）工件剛度。在數(shù)控機床對工件進行加工時，如果工件的剛度偏低，在加工過程中，工件會在機床的刀具和夾具的作用下發(fā)生工藝要求之外的變形，降低工件的加工精度。

1.3 數(shù)控機床傳動系統(tǒng)誤差

數(shù)控機床傳動鏈的傳動誤差主要是指機床傳動系統(tǒng)中傳動鏈的首段傳動元件和末端傳動元件之間運動時產(chǎn)生的誤差。傳動誤差產(chǎn)生的主要原因是由機床傳動系統(tǒng)中各個組件在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的偏差所導致的；而且傳動系統(tǒng)在工作時，由于零件的磨損，也可以導致傳動誤差增大。

2 提高數(shù)控機床改造精度的常見方法

在設計數(shù)控機床時，需要實現(xiàn)較高的靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度，有效的減小傳動組件的摩擦系數(shù)，達到傳動組件無間隙，有效提高數(shù)控機床的功率，而且方便工作人員或技術人員進行操作和維修。在對數(shù)控機場進行改造時，不但需要滿足上述幾點要求，還應該根據(jù)具體的生產(chǎn)需要改造數(shù)控機床的主要部件，是其滿足生產(chǎn)需求和設計要求，以達到數(shù)控機床改造的目的，數(shù)控機場改造可以通過以下方法實現(xiàn)：

1）修復機床導軌精度

導軌負責完成導向與承載的作用。無論在空載的情況下，還是在有負載的情況下，導軌都應該滿足規(guī)定的導向精度。數(shù)控機床的導軌導向精度是其幾何精度的基礎，因此，在對數(shù)控機床進行改造時，為了有效的提高精度，通常需要對導軌進行修復，以保證和提高導軌精度。

2）恢復主軸精度

主軸是主軸組中最主要的部件。當數(shù)控機床加工工件時，主要通過主軸完成工件夾持、刀具切削等工作，因此主軸的質(zhì)量將嚴重影響數(shù)控機床的加工質(zhì)量。因此，在進行數(shù)控機床改造時，需要特別注意主軸精度。

如果主軸的精度比較差，則應該將主軸拆卸下來后，系統(tǒng)的檢查主軸，然后根據(jù)情況制定出主軸修理方案。但是多數(shù)情況下可能需要對主軸的軸承進行更換，或者對主軸軸承進行調(diào)整、預緊等維修工作。在完成維修和調(diào)整工作后，需要采取溫升試驗的方法進行測試，并根據(jù)溫升對預緊量進行調(diào)整。

3）修復、調(diào)整或更換滾珠絲杠

由于現(xiàn)代工藝的發(fā)展和需要，現(xiàn)代生產(chǎn)加工生產(chǎn)行業(yè)對速度和精度提出了更高的要求。由于滾珠絲杠具有較高的效率和靈敏度，而且具有使用壽命長、剛度高、無間隙的特點，廣泛應用于數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)中，已經(jīng)成為數(shù)控機床傳動系統(tǒng)中重要的組成部件之一。而且滾珠絲杠已經(jīng)實行了標準化，生產(chǎn)廠商也比較多，選擇面比較廣泛。因此使用滾珠絲杠有利于對數(shù)控機床進行維修和改造。在對數(shù)控機場進行維修和改造時，需要對滾珠絲杠進行調(diào)整，以恢復或提高其精度，或者更換質(zhì)量更好或更精確的滾珠絲杠，以保證數(shù)控機床的定位精度，特別是在半閉環(huán)數(shù)控機場傳動系統(tǒng)中，滾珠絲杠不但是數(shù)控機場的傳動組件，還可以在加工中控制工作臺的給進精度，編碼器的主要作用是在加工過程中對絲杠的轉(zhuǎn)速進行測量。

4）利用精密儀器對數(shù)控機場進行精度檢測

在制定具體的數(shù)控機床改造方案時，可以首先采用激光干涉儀等精密儀器對數(shù)控機床的定位精度進行測量，然后使用球桿儀對機床精度進行快速的檢查，然后根據(jù)對測量結果的分析，判斷出導致誤差產(chǎn)生的原因，對數(shù)控機床的直線度、垂直度、反向間隙、伺服匹配度、傳動組件磨損度等方面進行檢查，特別需要注意伺服驅(qū)動參數(shù)，然后根據(jù)情況制定出合理的維修、補償或改造方案。以保證維修或改造后，數(shù)控機床的精確度和工作效率得到有效的提高。

3 結論

為了使數(shù)控機床在改造后，達到預定的加工精度和工作效率，有效的提高整體性能，需要根據(jù)具體需求引用質(zhì)量、精確度更高，性能更加可靠的部件。但是高端產(chǎn)品的成本也會更高，所以需要對該單位的具體生產(chǎn)情況、成本預算進行了解。

[1]沈軍.數(shù)控機床改造方案的選擇[J].數(shù)控設備網(wǎng)，2005(4)：25-26.

[2]畢芍.數(shù)控機床改造的幾點建議[J].機床應用，2003(6)：13-14.