提高數控機床加工精度的途徑

【摘 要】本文從影響數控機床加工精度的諸多互相影響的因素中找到其規律與共性，把握和利用好它，更好地發揮機床的性能，從而提高零件的加工質量與生產效率；主要就數控機床改善內部結構和外部條件來提高加工精度，并作簡要的闡述。

【關鍵詞】加工精度 內部結構 外部條件 質量和效率

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）20-0178-01

一 改善數控機床的裝置提高加工精度

數控機床的精度比普通機床精度高，主要是因為它的定位系統和傳動系統以及控制系統都有很高的精度和快速的響應。

1.數控機床的定位系統

數控機床的定位系統包括檢測裝置和反饋裝置以及補償裝置，檢測裝置是使用高精度的位移傳感器把檢測到的信號傳給數控系統CNC，該系統對該信號進行分析，看是否達到所設定的要求，如果達到要求就繼續執行，若未達到要求則通過補償裝置進行補償，同時通過反饋裝置不斷的反饋到數控系統，直到達到要求。可見，提高一個機床的加工精度對準確定位的要求很高。

2.數控機床的傳動系統

數控機床的傳動系統有主運動系統和進給運動系統。一般精度的數控機床和加工中心把主傳動系統改為采用電動機直接帶動主軸旋轉，這樣可使主軸部件結構緊湊、重量輕、慣量小、響應特性好等，從而提高機床的加工精度。進給系統的精度高低對數控機床的加工精度有很大影響。現代數控機床通過采用滾珠絲杠螺母副傳遞轉動，其優點是摩擦因數小，磨損小，傳動精度高，傳動平穩，傳遞效率高達85%～98%，是普通滾動絲桿副的2～4倍，壽命長，可消除軸向間隙，提高軸向剛度等。

3.數控機床的控制系統

數控機床的控制系統現在大多是采用伺服控制系統，該系統在機床上主要分為兩種：一種是開環伺服系統，另一種是閉環伺服系統。采用閉環控制系統可以有效提高機床的加工精度。閉環控制系統是由比較器、伺服驅動電路、伺服電動機、位置檢測器等組成。該系統檢測到的實際位置反饋到比較器中進行比較，有比較后的差值控制移動部件，進行誤差修正，直到消除誤差。同時采用閉環控制系統可以消除由于機械傳動部件的運動誤差給精度帶來的影響，定位精度一般可達0.01～0.001mm。為了進一步提高機床的精度，可以把檢測裝置用于直接測量工作臺等移動部件的位移量，即取自機床終端運動部件的位移量，這樣可以大大提高機床運動部件的精度。

二 改善刀具材料和形狀提高加工精度

1.刀具的材料

目前的刀具材料有高速鋼、硬質合金鋼、工具鋼、陶瓷、涂層刀具、立方氮化硼和金剛石等，而國內機床普遍用于高速鋼和硬質合金鋼刀具。另外，使用金剛石作為提高數控機床精度的刀具也是一個很好的途徑。把金剛石刀具用于超精密機床加工切削時，刀具的刃磨質量是關鍵，切屑刃必須磨得極其鋒利，切屑刃的鈍圓半徑r值要小，在相同的條件下，切屑刃的鈍圓半徑r值越小越能提高機床的加工精度。

2.刀具的形狀

為提高機床的加工精度，除了好的刀具材料外，還要有完美的刀具形狀作支撐，兩者緊密的結合才能發揮出理想結果。刀片的槽型優化設計就是這方面的考慮。在制造球頭銑刀時需要注意圓弧切削刃在刀片上的尺寸形狀，刀尖的形狀設計非常重要，對機床的加工精度有顯著的影響。目前部分數控車床依然使用傳統整體式刀具和焊接式刀具，刀具磨損之后還得刃磨，比較麻煩。

三 改善切削環境和合理的切削用量提高機床的機加工精度

1.改善切削環境提高機床加工精度

在進行機械機加工中會產生大量的切削熱，會在刀具和工件之間形成高溫高壓能，這將明顯降低加工精度，所以應通過改善加工環境和加工條件來提高加工精度。在數控機床上加工重要的零部件時幾乎都會用到冷卻裝置來提高降低切削溫度以提高加工質量和效率，如在加工齒輪時一般會采用油冷。為了節約成本，有時還會采用乳化液或乳濁液作為冷卻劑。切削環境還包括空氣的潔凈度、機床加工環境的溫度和濕度變化以及外界振動的干擾。在進行超級精密加工時，要求每立方米的空氣中大于0.5um的灰塵不得超過10～100個；機床加工環境溫度要求達到20±0.01℃。

2.合理的切削用量提高機床加工精度

切削用量的選擇對機械加工精度有重要的影響。所以合理選擇切削用量對提高機床的加工精度尤為關鍵。切削用量即是切削速度、進給量、背吃刀量。一般情況下應首先選擇大的背吃刀量；其次根據機床進給機構的強度、刀具剛度等限制條件（粗加工時）或以加工表面粗糙度要求（精加工時），選取盡可能大的進給量；最后根據切削用量手冊查取或采用公式計算確定切削速度。精密機床在進行機械加工時主要是由半精加工到精加工的過程，精密機床采用大的切削速度加小的進給量做微量切削來保證零件的最終精度達到設計要求。所以對于精密機床的最高主軸轉速是衡量該機床精度等級的一個重要指標。

參考文獻

[1]于駿一、鄒青主編.機械制造技術基礎（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2009

[2]蘇宏志、楊輝主編.數控機床與應用[M].上海：復旦大學出版社，2010

〔責任編輯：肖薇〕