淺析數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素與優(yōu)化策略

摘 要：開展機(jī)械工件生產(chǎn)加工活動(dòng)過程中，對(duì)數(shù)控車床技術(shù)精度的控制，是影響我國機(jī)械工件生產(chǎn)加工活動(dòng)綜合質(zhì)量水平的重要因素。然而在數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，產(chǎn)生誤差的因素很多。為提高數(shù)控機(jī)床加工的精度，本文通過分析數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素，有針對(duì)性地提出優(yōu)化策略，以期提高零件的加工精度，為實(shí)際數(shù)控加工帶來一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；加工精度；幾何誤差；定位誤差

在我國現(xiàn)代機(jī)械裝備及其工件制造企業(yè)中，數(shù)控機(jī)床設(shè)備擁有充足的技術(shù)應(yīng)用空間，為我國機(jī)械生產(chǎn)加工技術(shù)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)收益。在應(yīng)用數(shù)控車床設(shè)備，開展機(jī)械設(shè)備工件生產(chǎn)加工活動(dòng)過程中，數(shù)控車床設(shè)備自身所具備加工技術(shù)的精度水平，對(duì)機(jī)械設(shè)備工件的實(shí)際技術(shù)質(zhì)量和性能表現(xiàn)狀態(tài)具有重要影響。因而，提升數(shù)控車床設(shè)備在機(jī)械工件生產(chǎn)加工活動(dòng)過程中的精度，對(duì)提高我國機(jī)電工件生產(chǎn)加工活動(dòng)的質(zhì)量有重要意義。本文由此圍繞數(shù)控車床加工精度的影響因素及其優(yōu)化策略展開論述。

一、數(shù)控車床設(shè)備加工精度的影響因素

1.數(shù)控機(jī)床加工中的位置誤差對(duì)加工精度的影響

位置誤差是指加工后零件的實(shí)際表面、軸線或?qū)ΨQ平面之間的相互位置，相對(duì)于其理想位置的變動(dòng)量或偏離程度，如垂直度、位置度、對(duì)稱度等。數(shù)控機(jī)床加工中的位置誤差通常指死區(qū)誤差，產(chǎn)生位置誤差的原因主要在機(jī)床零件加工時(shí)由于傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的間隙和彈性變形導(dǎo)致加工誤差，以及在加工中，機(jī)床的刀頭需要克服摩擦力等因素導(dǎo)致產(chǎn)生位置誤差。在應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)控車床設(shè)備開展機(jī)械工件加工作業(yè)活動(dòng)過程中，通常情況下，如果加工技術(shù)人員想要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械工件空間運(yùn)動(dòng)位置的精確控制，必須借助伺服電機(jī)設(shè)備對(duì)數(shù)控車床加工系統(tǒng)中的滾珠絲杠技術(shù)部件施加驅(qū)動(dòng)作用，如果滾珠絲杠部件發(fā)生傳動(dòng)誤差，將直接對(duì)機(jī)械工件加工作業(yè)的精度水平造成明顯的不利影響。而這種現(xiàn)象的存在，也是客觀上引致數(shù)控車床設(shè)備出現(xiàn)定位精度誤差現(xiàn)象的主要原因。

2.數(shù)控機(jī)床加工中由于幾何誤差導(dǎo)致的加工精度誤差

數(shù)控機(jī)床加工中，因?yàn)榈毒吆蛫A具在受外力和加工中產(chǎn)生的熱量等外界因素的影響下，機(jī)床的幾何精度會(huì)受到一定影響，機(jī)床上加工的零部件會(huì)產(chǎn)生幾何變形，從而產(chǎn)生幾何誤差。據(jù)相關(guān)研究分析，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生幾何誤差是由內(nèi)部因素和外部因素造成的。內(nèi)部因素指機(jī)床本身的因素導(dǎo)致的幾何誤差，如機(jī)床的工作臺(tái)面的水平度、機(jī)床導(dǎo)軌的水平程度和直線度、機(jī)床刀具和夾具的幾何準(zhǔn)確程度等。外部因素主要是指在外部環(huán)境和加工過程中的熱變形等因素影響下產(chǎn)生的幾何誤差，如刀具或零部件在切削過程中，由于受熱膨脹、變形，從而產(chǎn)生幾何誤差，影響了機(jī)床的加工精度和零部件的加工精度。

3.數(shù)控機(jī)床加工中由于機(jī)床定位導(dǎo)致的加工精度誤差

通過分析長(zhǎng)期的零部件加工數(shù)據(jù)和實(shí)踐操作可知，機(jī)床定位對(duì)于數(shù)控機(jī)床的加工精度會(huì)產(chǎn)生較大影響。數(shù)控機(jī)床的加工誤差，從結(jié)構(gòu)上看，大多由定位精度引起，其中，機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是影響定位精度的主要環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)通常是由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成，定位精度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)。在閉環(huán)系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床通常可以通過定位檢測(cè)裝置防止進(jìn)給系統(tǒng)中的主要部件產(chǎn)生位置偏差，如滾珠絲杠等部件。而對(duì)于開環(huán)系統(tǒng)，由于影響因素較多、情況比較復(fù)雜，很難進(jìn)行定位監(jiān)控，因此對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度影響較大。

二、數(shù)控車床設(shè)備加工精度的優(yōu)化策略

1.通過控制數(shù)控機(jī)床的原始誤差提高加工精度

要提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，控制數(shù)控機(jī)床的原始誤差是重要對(duì)策。針對(duì)產(chǎn)生原始誤差的可能性要進(jìn)行系統(tǒng)的分析，根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和誤差類型要制訂相應(yīng)的改進(jìn)措施。在加工過程中，數(shù)控機(jī)床的位置精度、幾何精度對(duì)零部件的加工精度有重要影響，要通過位置控制和幾何精度控制來減少位置誤差和幾何誤差對(duì)零件的影響。同時(shí)對(duì)于加工過程中產(chǎn)生的變形誤差，要用風(fēng)冷、水冷等方法控制加工過程中的熱變形，減少熱變形誤差帶來的加工精度影響。

2.合理設(shè)計(jì)機(jī)床核心部件避免定位誤差

機(jī)床的定位精度對(duì)零部件的精度有重要影響，影響機(jī)床定位精度的核心部件如進(jìn)給系統(tǒng)、導(dǎo)軌、工作臺(tái)面等的直線度、水平度等。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，要合理選擇核心部件，例如選擇目前在機(jī)床中廣泛使用的滾珠絲杠時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮滾珠絲杠的精度，應(yīng)當(dāng)選取和安裝比較成熟的滾珠絲杠技術(shù)。滾珠絲杠的支撐同樣不可忽視，滾珠絲杠的支撐與系統(tǒng)的傳動(dòng)精度密切相關(guān)，滾珠絲杠的支撐主要由軸向載荷和回轉(zhuǎn)速度決定，對(duì)數(shù)控車床的加工精度有重要影響，通常選用高精度的固定和支撐方式。

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作者簡(jiǎn)介：劉芳（1982— ），女，碩士，內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：機(jī)械制造。