數控機床生產加工誤差的原因及其改善措施

徐鳳亮，李多祥

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

數控機床生產加工誤差的原因及其改善措施

徐鳳亮，李多祥

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

數控機床對于工業生產的意義重大，但是其加工精度受到多種因素的影響，尤其是溫度方面的誤差影響更為明顯，因此，要想將數控機床的生產加工誤差控制在合理的范圍內就需要嚴格的控制多種方面造成的誤差。在現代數控機床中，除了機床本身控制系統存在一定的誤差之外，還有數控機床進給系統的誤差，另外還存在由于發熱等溫度引起的熱變形而導致的誤差，這些不同因素所造成的誤差對于整個數控機床的加工性能造成直接的影響。現代工業生產方面，改善數控機床的多方面的誤差具有重要的實際意義，同時也是現代精密機械工程研究領域中的熱點問題。本文主要介紹并探討了數控機床生產加工誤差的產生原因等方面的內容，同時有針對性的提出了一些改善措施，以期對相關數控機床領域的工作人員起到一定的參考價值。

數控機床；生產加工誤差；原因；改善措施

制造業在國民生產總值中具有重要的地位，同時也是綜合國力的重要體現。目前我國的機械工業正朝著高效、高質以及高精度的方向發展，機械精密加工已經發展成為我國工業制造業重要的領域之一，對于提高我國工業水平和裝備性能有著非常重要的實際意義。

機械加工行業離不開數控機床技術，而對于數控機床技術要想達到數控機床的有效使用性能，實現提高數控機床的精度可控性能的目的，就需要有效的控制數控機床的誤差等方面，因此分析數控機床的多種誤差類型的原因，優化控制數控機床的誤差屬于一項具有重要的實踐應用價值的課題。

1 生產加工誤差的基本定義

對于生產加工誤差來說，其實際上就是指一種機械加工的過程而導致的尺寸方面的誤差，具體來說零部件在進行加工之后，在不同方向的幾何參數出現一定的偏差，而偏差就是指與之前的設計尺寸參數之間所存在的差距程度。數控加工的誤差一直是人們所關注的重點，數控加工誤差的存在直接影響了產品的質量和生產過程效率，對于工廠實現一定的精細化能夠產生明顯的影響，在一定程度上阻礙了我國的機械加工精細零部件的發展，但是必須要指出的是由于受到各方面的影響，可以說機械加工誤差是無法避免的，也是機械加工領域中不得不去面對的一種問題，盡管說機械加工的誤差不能避免，但是可以盡可能的降低機械加工誤差，這也可以說是機械工業，尤其是數控加工機床的主要發展方向之一。

2 數控機床加工誤差產生的原因

在數控機床的加工過程中，對于誤差的產生是無法避免的，也就是說是具有必然性。但是數控加工過程所導致的誤差一般都涉及較多的因素，因此，如何合理地對加工誤差進行控制是關鍵的問題。但在此之前必須要掌握加工誤差的不同類型的原因，這是數控機床技術發展所面臨的問題，也是數控機床操作人員在工作中要意識到的重要內容。本文根據一些有關的實踐案例，分析了數控機床加工誤差產生的不同的原因，主要有三個方面，具體如下。

2.1 數控機床自身的控制系統所造成的加工誤差

一般來說，數控機床不同于以往的加工機床，其控制系統是依靠的智能控制系統來完成。整體來說，數控機床所產生的誤差必然有自身控制系統的原因：大多數的數控機床都是采用的閉環控制系統，閉環控制系統的工作原理是基于一種反饋模式來控制，具體來說就是借助一定的數控裝置插補器所產生指令信息，將其與在機床工作面實際檢測到的位置信息進行對比，按照對比結果來實施運動的控制。

但是在這個環節過程中，由于對于機床工作面實際檢測信息過程中存在一些不穩定的因素，所以在反饋過程中可能導致控制精度方面出現一定的問題，導致了控制系統發生波動，進而影響了數控機床的工作穩定性。

除了機床本身的控制系統之外，還有機床的進給傳動控制系統也可能造成一定的誤差。數控機床的傳動控制系統在進行坐標軸運動以及停止的控制時，可能出現一定的慣性現象，而慣性出現的過程能夠導致數控機床發生波動，進而導致誤差。

2.2 制造工藝造成的加工誤差

除了數控機床本身控制系統的問題之外，由于數控加工制造工藝環節而引入的誤差也是比較明顯的原因之一，一般主要是由于兩大方面的影響，分別是不合理的工藝安排以及不合理的刀具運行切入點的位置選擇。一般不合理的工藝安排大多數屬于人為原因，基本上可以借助優化前期設計的措施進行一定的調整。而刀具切入點的選擇是必須要重點關注的問題。這主要是由于數控機床加工過程中刀具的切入點直接明顯的影響了加工過程的誤差，例如在銑削加工具有封閉性的零部件時我們需要選擇輪廓曲線這兩個幾何元素的交點位置。

在實際的生產過程中，刀具切入點不合理是一種常見的現象，往往直接造成零部件加工缺乏足夠的精度問題。除了刀具切入點之外，數控加工過程中工件定位產生的誤差也是一個重要原因。由于不同工件在夾具中所占的位置不同，所以能夠造成加工后不同的工序尺度，進而影響了數控機床加工的質量。

3 解決數控機床加工誤差的對策

由于數控機床加工中造成誤差的原因可能性較多，了進一步的改善數控機床的加工精度，必須要緊密的結合數控機床的加工誤差產生的原因，提出一定的改善措施，只有這樣才能夠生產出更高質量的機械加工零部件。

3.1 控制數控機床自身控制系統誤差的對策

首先要注意的就是改善數控機床自身的控制系統而引入的誤差。由于不同的控制系統具有不同的控制特點，能夠產生不同的誤差結果，因此要有針對性的進行區分。對于開環式數控機床控制系統，我們要注意從元件以及電路方面出發，一方面我們可以盡可能的選擇性能良好的電機，要求充分的滿足步距角，而另一方面，我們也要注意使用良好的電機驅動電路，保證一定的查分性能。

而對于封閉式控制系統來說，要注意優化閉環系統的誤差首先就要對反饋系統進行一定的優化和改善。例如我們可以選擇靈敏度比較高的反饋系統，同時在安裝反饋系統時要注意裝配和位置的精度。

除了自身控制系統之外，還可以優化數控機床的進給傳動控制系統。在數控機床的進給系統中，傳動元件的剛度具有重要的影響，提高元件的剛度能夠明顯的降低由于機床加工過程造成的振動，從而緩解零部件加工過程的波動。

同時，我們也要注意控制傳動元件的裝配間隙，當然我們還需要關注氣溫波動，由于氣溫波動也能夠導致零部件加工過程出現誤差，所以要盡可能地控制加工過程的溫度。

3.2 控制數控機床加工工藝的對策

在數控加工工藝方面，我們主要從工藝安排和刀具運行兩個方面來進行控制數控加工工藝的精度：一是在實際的數控機床加工過程中，合理安排孔系加工的順序, 根據規范制定孔系加工的精確位置；二是在數控機床加工嚴格規范刀具的出點、入點以及角度三個重要參數，遵守加工行業規范，降低加工誤差。

4 結語

總而言之，分析數控機床的多種誤差類型的原因，優化控制數控機床的誤差屬于一項具有非常重要的實踐應用價值的課題。我們需要進一步的強化這一方面的研究，認真系統的分析數控機床加工出現誤差的各種原因。同時創新性的提出一些相應的措施來補償在數控機械加工過程產生的誤差，改善零部件的機械加工質量。

[1]李德全, 付濤, 袁擇, 等. 國內數控機床加工應用現狀與發展趨勢. 現代機械.2008, (1): 9-13.

[2]張立仁.數控機床及應用[M].北京:機械工業出版社,2005.

[3]徐嘉元.機械制造工藝學[M].北京: 機械工業出版社,2003.

[4]趙顯日. 經濟型數控機床加工中誤差來源分析及其對策[J].煤炭技術,2013年08.

[5]李瑞斌,張立仁,時海軍.數控機床加工誤差產生的原因及其對策[J].長江大學學報（自然科學版）,2010年9月.

[6]陳邦固, 李桓, 張淑英. 中國數控機床加工技術的發展成就及行業概覽.機械加工.2008,(1): 11-16.

[7]吳言高, 李午申, 馮靈芝,等. 數控機床加工技術發展現狀.機械學報.2002,23(3): 89-92.

TG659；TH161.5

A

1671-0711（2017）04（下）-0064-02

“工信部”高檔數控機床與基礎制造裝備 科技重大專項 ”數控機床誤差測量、分析與補償技術"（2015ZX04005001）課題。