數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素及提高對(duì)策

李翔宇 路 輝

（1.沈陽(yáng)第一機(jī)床廠，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2.中捷鉆鏜床廠，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 數(shù)控機(jī)床的加工精度影響因素

1.1 對(duì)安裝環(huán)境的要求

1.1.1 對(duì)安裝位置的要求

數(shù)控機(jī)床的安裝位置是有一定的要求，要遠(yuǎn)離有震動(dòng)的位置，避免潮濕和有關(guān)熱輻射對(duì)機(jī)床的影響，例如，在機(jī)床安裝的位置有振源，我們要對(duì)機(jī)床做一些防振措施。

1.1.2 對(duì)溫度的要求

數(shù)控機(jī)床的工作環(huán)境溫度是在30攝氏度以下，一般來(lái)說(shuō)在數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部都設(shè)有防潮設(shè)備，例如排風(fēng)機(jī)，來(lái)保證數(shù)控機(jī)床內(nèi)部元件的正常工作溫度。數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部溫度如果過(guò)高會(huì)影響元件的壽命，導(dǎo)致機(jī)床加工精度下降。

1.2 數(shù)控機(jī)床的就位

機(jī)床就位的注意事項(xiàng)：

（1）數(shù)控機(jī)床從生產(chǎn)廠家運(yùn)送到后，必須要和廠家的工作人員認(rèn)真檢查包裝完整性，而且要進(jìn)一步開(kāi)箱檢查。工作人員包括設(shè)備管理人員、設(shè)備采購(gòu)人員、廠家的指定負(fù)責(zé)人等等。

（2）在開(kāi)箱檢查時(shí)，避免雜物調(diào)入包裝箱內(nèi)，以免損壞機(jī)床的重要部件，影響加工精度或者影響機(jī)床的正常工作。

（3）吊運(yùn)和鏟運(yùn)時(shí)，避免車(chē)輛大幅度旋轉(zhuǎn)，以免包裝箱內(nèi)的設(shè)備發(fā)生碰撞。

2 數(shù)控機(jī)床的誤差

2.1 主軸回轉(zhuǎn)誤差

主軸回轉(zhuǎn)誤差：是指機(jī)床的主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)時(shí)各瞬間的回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量，主軸的誤差是影響數(shù)控機(jī)床加工精度最主要因素，因?yàn)闊o(wú)論加工任何零件，主軸的精度都需要保證，所以說(shuō)保證主軸的精度是非常重要的。

如果數(shù)控車(chē)床的主軸在回轉(zhuǎn)一周時(shí)，來(lái)回跳動(dòng)一次，那么加工出來(lái)的形狀則似為螺旋線：向前跳動(dòng)的半周形成右螺旋面，向后跳動(dòng)的半周形成左螺旋面，端面對(duì)軸心線的垂直度誤差隨切削半徑的減小而增大，其關(guān)系為：

式中：A——主軸軸向圓跳動(dòng)的幅度；

R——工件車(chē)削端面的半徑；

θ——端面切削后的垂直度偏差。

2.2 導(dǎo)軌誤差

導(dǎo)軌誤差項(xiàng)有三種，分別為水平面內(nèi)的直線度、垂直面內(nèi)的直線度、扭曲。在以上三種影響因素中，導(dǎo)軌的水平方向上影響最大，在垂直方向上可以忽略不計(jì)，同時(shí)也要考慮導(dǎo)軌的扭曲。

假設(shè)導(dǎo)軌僅有導(dǎo)向誤差α（為σ1繞i′的轉(zhuǎn)角），由解析幾何知，P點(diǎn)在σ′和σ1中的坐標(biāo)有如下關(guān)系：

記列矩陣為 r′=[x′y′z′]Tr1=[x1y1z1]T

3 數(shù)控機(jī)床的精度提高方法

3.1 機(jī)床導(dǎo)軌的調(diào)平

3.1.1 意義

機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床安裝水平的檢驗(yàn)關(guān)鍵，機(jī)床的主床身及導(dǎo)軌安裝水平調(diào)平的目的是為了取得機(jī)床的靜態(tài)穩(wěn)定性，它是機(jī)床幾何精度和工作精度檢驗(yàn)的前提條件。

3.1.2 調(diào)整的方法

導(dǎo)軌的調(diào)平方法通常使用水平儀在為機(jī)床準(zhǔn)備的地基上用地腳螺栓和墊鐵精調(diào)機(jī)床主床身及導(dǎo)軌的水平。同時(shí)調(diào)整和移動(dòng)機(jī)床上的零部件，觀察水平儀的變化并記錄數(shù)據(jù)。

如果導(dǎo)軌的精度不在范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)床的幾何精度，使導(dǎo)軌的平整度在允許范圍內(nèi)，一般機(jī)床床身普遍是靠墊鐵支撐，各支撐墊鐵全部起作用后，再壓緊地腳螺栓。

3.1.3 允許的偏差范圍

對(duì)于一般精度機(jī)床，水平儀計(jì)數(shù)不超過(guò)0.04mm/1000mm；對(duì)于高精度機(jī)床水平儀計(jì)數(shù)不超過(guò)0.02mm/1000mm。

導(dǎo)軌故障原因?yàn)閷?dǎo)軌面研傷；排除方法用180#砂布在機(jī)床導(dǎo)軌上修復(fù)研傷面。

導(dǎo)軌故障原因是導(dǎo)軌壓板研傷；排除方法把機(jī)床的壓板拆下，調(diào)整壓板與導(dǎo)軌間隙。

導(dǎo)軌故障原因?yàn)閷?dǎo)軌鑲條與導(dǎo)軌間隙太小，調(diào)得過(guò)緊；排除方法是調(diào)整鑲條止退螺釘?shù)乃删o度，知道調(diào)整到運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)靈活，調(diào)整完事后鎖緊止退螺釘。

3.2 數(shù)控機(jī)床幾何精度的調(diào)整

機(jī)床的整體床身在找平后移動(dòng)其上的零部件，觀察在所有坐標(biāo)內(nèi)機(jī)床的精度在水平方向上的變化情況，調(diào)整機(jī)床相應(yīng)的幾何精度，使之在允許的誤差范圍內(nèi)。在整個(gè)過(guò)程中，以墊鐵來(lái)調(diào)整水平為主，同時(shí)也可以調(diào)整導(dǎo)軌上的鑲條和預(yù)緊滾輪等。

在保證數(shù)控機(jī)床的本身穩(wěn)定的情況下，通過(guò)調(diào)試調(diào)整機(jī)械手與主軸、刀具庫(kù)之間的相對(duì)位置；調(diào)整托盤(pán)與交換工作臺(tái)面的相對(duì)位置；預(yù)調(diào)整精度檢驗(yàn)可將機(jī)床幾何精度調(diào)整到出廠精度。

3.3 機(jī)床定位精度的檢驗(yàn)

由于數(shù)控機(jī)床的的動(dòng)作主要靠數(shù)控編程的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此定位精度決定于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)誤差。數(shù)控裝置控制著機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，而各運(yùn)動(dòng)部件在程序指令控制下所能達(dá)到的精度直接反映加工零件所能達(dá)到的精度，所以，定位精度是一項(xiàng)很重要的檢測(cè)內(nèi)容

定位精度主要檢測(cè)以下內(nèi)容。

①各直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的定位精度和重復(fù)定位精度檢驗(yàn)。

②直線運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度檢驗(yàn)。

③直線運(yùn)動(dòng)失動(dòng)量檢驗(yàn)。

④回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)精度檢驗(yàn)。