數(shù)控加工工藝中的誤差分析

摘要：隨著現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)日益邁著不斷向前發(fā)展的腳步，數(shù)控機(jī)床以極其迅猛的速度在機(jī)械加工領(lǐng)域普及應(yīng)用開來，同時(shí)因?yàn)閿?shù)控機(jī)床具有很高的加工精度、極快的加工速度等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用到大量加工精密零件的工作當(dāng)中，于此同時(shí)，確保數(shù)控機(jī)床具有高標(biāo)準(zhǔn)的加工精度就成了關(guān)鍵性的一項(xiàng)工作。但是，數(shù)控機(jī)床自身?xiàng)l件對(duì)工作有著很大的影響，不僅在制造，裝配兩個(gè)方面存在著誤差，還同時(shí)存在著諸多因?yàn)榉菣C(jī)械因索導(dǎo)致的誤差。本文中，筆者將多年來實(shí)際操作機(jī)床的一些情況進(jìn)行分析歸納，針對(duì)以上情況總結(jié)出簡單可行的改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 誤差分析

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際操作中主要是用來制造工件，通常要求其加工的工件要具有極高的加工精度。想要使數(shù)控機(jī)床自身具有的加工精度有所提高的話，就一定要針對(duì)數(shù)控加工的每個(gè)環(huán)節(jié)里可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，目的是找到誤差出現(xiàn)的根本原因，這樣可會(huì)避免誤差不斷地產(chǎn)生，也可以根據(jù)分析出來的原因制定相應(yīng)的措施，一旦有誤差出現(xiàn)時(shí)隨即進(jìn)行補(bǔ)償。整個(gè)數(shù)控加工的工程里面，無論是最初的圖紙階段，還是到最后的產(chǎn)品定型，無論是哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差都會(huì)對(duì)最后所得工件的精度造成一定的影響。

下面就對(duì)幾種經(jīng)常出現(xiàn)的主要誤差進(jìn)行討論，探討誤差產(chǎn)生原因以及如何進(jìn)行改善。

1 實(shí)際操作中易出現(xiàn)的誤差

1.1 編程誤差。這一點(diǎn)誤差主要是由數(shù)控編程軟件的過程中產(chǎn)生，屬于一種插補(bǔ)誤差，在使用數(shù)控機(jī)床來對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，由于數(shù)控裝置之間具有互不相同的插補(bǔ)功能，所以與零件輪廓互相逼近的時(shí)候，都是選擇直線的方式來進(jìn)行，有的時(shí)候則是用圓弧。直線或圓弧在馬上臨近零件輪廓曲線的時(shí)候，逼近曲線和現(xiàn)實(shí)中輪廓原來的曲線之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大差值，這就是通常所說的插補(bǔ)誤差，在對(duì)零件加工精度起到影響的因素里面，這是非常重要的一個(gè)原因。

1.2 刀尖圓弧誤差。在對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行切割的過程里，當(dāng)操作進(jìn)行到外圓時(shí)，刀尖圓弧通常不會(huì)對(duì)尺寸、形狀產(chǎn)生影響，但是對(duì)錐面或圓弧進(jìn)行加工的時(shí)候，刀尖圓弧就會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，一般來說會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)過切或少切的情況。

1.3 測(cè)量誤差。這一誤差通常受量具所具有的測(cè)量精度影響，還可能因?yàn)闇y(cè)量者沒有采用正確的操作方法進(jìn)行測(cè)量，也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，實(shí)測(cè)尺寸通常會(huì)出現(xiàn)偏差。

1.4 刀具磨損誤差。當(dāng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行連續(xù)工作時(shí)，被加工的零件材料和刀具本身都處在高溫高壓力的環(huán)境里面，刀尖一般都會(huì)出現(xiàn)很大的磨損，這樣也會(huì)導(dǎo)致一定的誤差出現(xiàn)。最開始工作的時(shí)候，刀尖磨損的速度會(huì)比較快，后來就會(huì)越變?cè)叫。钡阶詈笤俅纬霈F(xiàn)逐漸加快的趨勢(shì)。

1.5 反向失動(dòng)量引起的誤差。數(shù)控機(jī)床因?yàn)闄C(jī)械之間出現(xiàn)的縫隙以及機(jī)床傳動(dòng)部件之間產(chǎn)生的彈性形變而導(dǎo)致出現(xiàn)的誤差。

1.6 對(duì)刀誤差。這一類誤差產(chǎn)生的主要過程都是在對(duì)刀過程里面，當(dāng)?shù)毒唛_始移動(dòng)到起刀點(diǎn)位置，這時(shí)操作系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的進(jìn)給修調(diào)比例值，這種數(shù)值會(huì)影響出現(xiàn)偏差。

1.7 機(jī)床系統(tǒng)誤差。機(jī)床本體可以產(chǎn)生一定的影響，從而導(dǎo)致形位公差出現(xiàn)，這種公差通常是無法進(jìn)行調(diào)整的；在伺服單元里面，驅(qū)動(dòng)裝置在工作中會(huì)有一定的重復(fù)定位誤差產(chǎn)生，產(chǎn)生的原因?yàn)闄C(jī)床脈沖當(dāng)量大小對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，均勻度和傳動(dòng)路線都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但是以上的兩種誤差量都比較小而穩(wěn)定，僅僅需要在精密加工時(shí)對(duì)其進(jìn)行考慮就可以。

2 改進(jìn)操作方法

在實(shí)際的操作當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床加工零件是不可能避免不產(chǎn)生任何誤差的，但是如果針對(duì)數(shù)控機(jī)床在操作上進(jìn)行一定的改進(jìn)，那么就會(huì)有效地在合理范圍內(nèi)對(duì)誤差進(jìn)行一定的控制。

在零件進(jìn)行數(shù)控加工之前，必須要把具有一定可行度的加工程序編寫出來，編寫程序通常來說有兩種方法可以選用，一種是手工編程，另外一種是計(jì)算機(jī)輔助編程。手工編程通常只適用于簡單零件程序的編寫，就這個(gè)環(huán)節(jié)來說一般是不會(huì)出現(xiàn)偏差的；計(jì)算機(jī)輔助編程則是針對(duì)要求高而復(fù)雜的零件程序的編寫，但是由于需要借助相應(yīng)的軟件進(jìn)行換刀點(diǎn)和軌跡的設(shè)置，不可避免會(huì)有一些問題出現(xiàn)，這就要求對(duì)修改設(shè)置方面進(jìn)行極高的注意，同時(shí)還要注意程序是否具有極高的可行性，這些方面都有可能會(huì)導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，一般來說把節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加起來就可以有效解決此類問題，但是又會(huì)使編程的工作量大大增加，加工效率也就大大降低了。程序效率的高低對(duì)機(jī)床的工作效率起著很大程度上的影響，因此對(duì)編程質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化也可以將數(shù)控機(jī)床工作效率提高起來，這就需要對(duì)機(jī)床所有的指令都要熟悉，把機(jī)床擁有的內(nèi)部功能進(jìn)行徹底的開發(fā)，不斷探尋有效的編程方法。此外，對(duì)計(jì)算機(jī)編程要進(jìn)行強(qiáng)而有力的推廣，不斷完善程序具有的可靠性。再一點(diǎn)就是編程一定要合理，不要讓機(jī)床出現(xiàn)走空刀這樣的情況。

當(dāng)程序完成編寫工作以后，就要對(duì)刀尖半徑值的問題進(jìn)行注意。不僅在程序里面要把相應(yīng)的指令使用進(jìn)去，還需要對(duì)數(shù)控機(jī)床所擁有的刀尖半徑值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量之后在參數(shù)設(shè)定頁面里面進(jìn)行設(shè)置，只有經(jīng)過這樣的過程，數(shù)控程序里面所對(duì)應(yīng)的指令才可以被利用起來，不然的話，系統(tǒng)中刀尖半徑的默認(rèn)值始終為零。

之后需要進(jìn)行的工作就是對(duì)刀，通常同時(shí)采用試切對(duì)刀的方式。對(duì)刀具進(jìn)行選擇，一方面可以將加工質(zhì)量提升起來，還可以促使加工效率產(chǎn)生提高。想要將生產(chǎn)率提高上去，國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床都在朝著高速的方向進(jìn)行發(fā)展。這也就給機(jī)床提出了更高的要求：必須可以經(jīng)受住高速切削，同時(shí)還要具有強(qiáng)力切削這樣的功能，并且功能一定要具有極高的穩(wěn)定性。在對(duì)刀具材料進(jìn)行選擇時(shí)，如果加工可以使用硬質(zhì)合金刀具，那么就不應(yīng)該對(duì)高速鋼刀具進(jìn)行選用，條件允許的話可以對(duì)耐磨性更高的道具進(jìn)行選用。同時(shí)，測(cè)量要于靜態(tài)的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行，但是加工過程卻恰恰為動(dòng)態(tài)，刀具和工件不可避免地都要受到外力的影響，這樣一來加工出來的尺寸和預(yù)想的尺寸就會(huì)出現(xiàn)不一致的情況。所以一定要對(duì)使用的刀具進(jìn)行本身的材質(zhì)上的關(guān)注，經(jīng)常檢查工件和刀架兩者是否夾緊，工件伸出夾具的長度是不是符合標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)控機(jī)床照比普通機(jī)床來說有著很大的不同，把管理普通機(jī)床所使用的方法直接用到數(shù)控機(jī)床上是行不通的。根據(jù)對(duì)其使用年限較長的工廠的經(jīng)驗(yàn)來說，一般擁有大量數(shù)控機(jī)床的工廠，最好采用集中管理，按照生產(chǎn)合理進(jìn)行布局。條件允許的話，可以把計(jì)算機(jī)利用進(jìn)來進(jìn)行集成管理，計(jì)算機(jī)對(duì)所有的作業(yè)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)信息的共享，可以讓生產(chǎn)所需要的準(zhǔn)備時(shí)間大大減少，生產(chǎn)率自然也就隨著提高起來。

3 結(jié)束語

在整個(gè)機(jī)械加工的過程中，誤差都是無可避免的，但是如果多對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作方法上的改進(jìn)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不管是小批量零件的生產(chǎn)加工中，還是有著中等精度要求的零件，都可以達(dá)到減小誤差的目的，零件也都可以達(dá)到圖紙要求的標(biāo)準(zhǔn)。無論是數(shù)控機(jī)床的制造者，還是數(shù)控機(jī)床的使用者和維護(hù)者，都一定要對(duì)數(shù)控機(jī)床具有的加工精度給予足夠的注意。數(shù)控機(jī)床通常有著極其復(fù)雜的誤差來源，本文僅僅對(duì)其中最重要的一些進(jìn)行分析，并且提出可行性較高的措施加以改善。通過以上的經(jīng)驗(yàn)歸納和分析，希望可以使數(shù)控機(jī)床日常的制造、使用和保養(yǎng)水平得到明顯的提升。相信伴隨著更多更好的技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中來，數(shù)控機(jī)床現(xiàn)存的誤差問題一定會(huì)得到更圓滿的解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]董洪軍，羅愛民，張暮生.高聚物銀紋斷裂的研究現(xiàn)狀[J].分子科學(xué)工程，2002，18（4）.

[2]陳友諒.有機(jī)玻璃出現(xiàn)銀紋現(xiàn)象的處理[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2000，01：45-48.

[3]李力明，張懷安.數(shù)控加工中針對(duì)精度誤差的分析[J].數(shù)控機(jī)床研究，2011（09）.

[4]羅啟元，張?jiān)伳?數(shù)控加工中對(duì)于預(yù)測(cè)模型的誤差研究[J].計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，2011（04）.

作者簡介：李敏（1982-），女，山東莒南人，講師，研究方向：數(shù)控技術(shù)。