試析數(shù)控車床精度加工

陳曉鴻

摘 要：隨著社會化大生產(chǎn)的不斷發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備越來越先進(jìn)，為了有效保證產(chǎn)品質(zhì)量，則需要不斷提升產(chǎn)品生產(chǎn)精度。數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前普遍使用的設(shè)備，在各種生產(chǎn)加工中，起到了重要的作用。數(shù)控車床對產(chǎn)品精度加工有重要的影響，是保證產(chǎn)品生產(chǎn)加工實現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。可以說，數(shù)控車床的使用大大提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，提升了準(zhǔn)度和精度，使產(chǎn)品加工更加智能化，自動化，數(shù)控車床精度主要由機(jī)床精度、編程精度、伺服精度及插補(bǔ)精度決定。只有全面提高機(jī)床設(shè)計各個環(huán)節(jié)質(zhì)量，才能保證整體精度與準(zhǔn)度。通過CAD設(shè)計和計算機(jī)模擬技術(shù)能夠全面確保機(jī)床加工達(dá)標(biāo)，實現(xiàn)產(chǎn)品精度準(zhǔn)度要求。文章主要通過對使用過程中機(jī)臺精度分析，進(jìn)一步提出提高機(jī)臺使用效率的措施與方法，以此實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度要求。

關(guān)鍵詞：幾何精度；精度補(bǔ)償；誤差分析

數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前一種加工設(shè)備，代表著一個國家和地區(qū)的生產(chǎn)能力與水平。衡量機(jī)床質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是其對金進(jìn)行屬切削加工時的精度是否達(dá)標(biāo)。一個國家和地區(qū)擁有數(shù)控機(jī)床總量百分比能夠有效衡量這個國家地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次和工業(yè)制造整體水平，所以說，數(shù)控車床是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，只有全面保證數(shù)控機(jī)床質(zhì)量，才能提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證區(qū)域競爭力，贏得市場主動權(quán)。現(xiàn)代化，智能化的數(shù)控機(jī)床一直是世界各國非常重視的生產(chǎn)加工類設(shè)備，近年來，也隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展而不斷創(chuàng)新，形成了快速發(fā)展的良好態(tài)勢。

1 數(shù)控機(jī)床精度分析

數(shù)控機(jī)床精度有多方面的體現(xiàn)，主要通過幾何精度、位置精度以及加工精度來展現(xiàn)，任何一項不達(dá)標(biāo)，則表明機(jī)床精度不符合要求。影響精度的因素也比較多，如果數(shù)控機(jī)床材質(zhì)不合格，剛度不到位或者工作時間過長導(dǎo)致溫度提升，均能對機(jī)床精度產(chǎn)生影響。

（1）數(shù)控車床幾何精度。主軸幾何精度和直線運動精度也對機(jī)床精度有著重要的影響。數(shù)控機(jī)床加工運作時，其工作過程主要是主動軸與回轉(zhuǎn)軸之間的運行，二者需要在相對位置保持固定，可是，在實際生產(chǎn)過程中與設(shè)計情況有出入，兩軸之間相對空間位置也并非固定不變，如果控制不好，構(gòu)成主軸軸承零部件在制造環(huán)節(jié)中就會呈現(xiàn)一定的誤差，這就直接造成了工作過程中受溫度、工作強(qiáng)度、潤滑等條件影響，使主動軸軸承精度、主軸箱裝配質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致主軸和回轉(zhuǎn)部件出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡問題。主動軸支承軸頸生產(chǎn)加工時，圓度誤差也是較大的問題，前后同軸度誤差也難以控制，存在一定程度偏差，而加工生產(chǎn)過程中，主軸運轉(zhuǎn)會出現(xiàn)熱效應(yīng)變形，任何一點控制不到，都會導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床主軸幾何精度不準(zhǔn)。（2）位置精度問題。數(shù)控機(jī)床除主動軸產(chǎn)生幾何精度問題外，還會出現(xiàn)慣量匹配的問題，摩擦力及機(jī)床所用伺服電機(jī)在生產(chǎn)加工時，都會有慣量匹配問題，這種現(xiàn)象對機(jī)床位置精度產(chǎn)生影響。因為數(shù)控機(jī)床中各個部位的組件如油缸油泵、電動機(jī)、液壓機(jī)等在長期運轉(zhuǎn)過程中，會通過相互摩擦產(chǎn)生一定的熱能，如果熱能不能轉(zhuǎn)化，則會在長時間連續(xù)工作后造成摩擦熱量，使內(nèi)部一些主要部件發(fā)生受熱膨脹，出現(xiàn)嚴(yán)重的形變問題，這也就直接形成了實際尺寸與設(shè)計尺寸存在誤差情況，如果各個零件結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱應(yīng)作用下不對稱，也會使構(gòu)件出現(xiàn)微小的形變，而這種數(shù)控機(jī)床運轉(zhuǎn)部件受熱形變問題，最容易造成機(jī)床位置精度不準(zhǔn)。（3）加工精度問題。數(shù)控機(jī)床加工精度有其特殊性，和幾何精度，位置精度存在本質(zhì)上的區(qū)別，加工精度受綜合因素影響大，是整臺機(jī)床在操作過程中各種因素綜合影響的結(jié)果，同時，也與機(jī)床幾何精度和位置精度是密不可分的，在加工生產(chǎn)過程中，其加工的精度主要受到傳動系統(tǒng)誤差、檢查校正系統(tǒng)誤差、零件固定部件誤差、刀具位置的誤差等的影響大一些。另外，數(shù)控機(jī)床編程問題、生產(chǎn)工藝問題都能形成一定的加工精度影響，所以說，在生產(chǎn)過程中，需要不斷提高加工精度，才能確保幾何精度和位置精度準(zhǔn)確，實現(xiàn)高質(zhì)量加工作業(yè)。

2 檢測數(shù)控機(jī)床精度

數(shù)控機(jī)床也存在老化的問題，特別是在使用一段時間后，與所有電氣、機(jī)械設(shè)備一樣，都有電子元件老化、零部件生銹、機(jī)械部件磨損等問題，只有全面做好數(shù)控機(jī)床鋪檢測，才能及時發(fā)現(xiàn)問題，通過定期的保養(yǎng)，確保設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，保養(yǎng)是否科學(xué)合理，對機(jī)床精度有著最直接的影響，能夠?qū)?shù)控機(jī)床精度做進(jìn)一步的補(bǔ)償。

2.1 檢測幾何精度

幾何精度對機(jī)床的影響較多，需要在運行過程中不斷進(jìn)行檢測，確保運轉(zhuǎn)良好。對機(jī)床幾何精度檢測工作中，需要對直線運動軸直線度進(jìn)行檢測，一般會用到平尺和千分表來檢測，通過對部件在作業(yè)中的情況，科學(xué)測算垂直運動軸其他兩個坐標(biāo)軸線性偏差是否精準(zhǔn)。對于普通立式數(shù)控加工設(shè)備而言，幾何精度檢測需要做到精細(xì)認(rèn)真，一般檢測項目有對機(jī)床工作臺面平面度做檢測，確保平整光滑；運動軸空間坐標(biāo)不同方向移動產(chǎn)生角度是否保證垂直；主軸中心孔徑，回轉(zhuǎn)軸軸心線與機(jī)床工作臺面是否保持垂直；機(jī)床運動軸X、Y坐標(biāo)方向移動作業(yè)的時候臺面平行度；X坐標(biāo)方向移動臺面T形槽側(cè)面平行度；主軸箱延Z軸坐標(biāo)移動直線度等，通過對各項目的檢測，進(jìn)一步確認(rèn)機(jī)床鋪幾何精度是否達(dá)標(biāo)，滿足加工生產(chǎn)需求。

2.2 檢測位置精度

數(shù)控機(jī)床位置精度受多方面因素影響，主要是定位精度、反向偏差精度和重復(fù)定位精度，不同的精度對機(jī)床造成的影響不同。定位精度就是數(shù)控機(jī)床工作臺面或機(jī)床其他運動部件在實際運轉(zhuǎn)過程中，是否在設(shè)定的運動位置，和編程指令有沒有出入，是否達(dá)到位置一致。機(jī)床不同加工操作系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)出現(xiàn)問題，均會造成一定的誤差，運動部件導(dǎo)軌幾何誤差容易產(chǎn)生位置精度不好的現(xiàn)象，定位出現(xiàn)誤差就會加工生產(chǎn)出不符合設(shè)計的部件，零件尺寸就會不準(zhǔn)確。

3 提高機(jī)床精度的措施

3.1 提高設(shè)計水平

從實際生產(chǎn)中看，目前我國使用的數(shù)控機(jī)床均是國產(chǎn)設(shè)備，一般機(jī)床加工生產(chǎn)企業(yè)都有研發(fā)能力，在自主研發(fā)，設(shè)計、制造、改進(jìn)等方面有一定的水平，但是，還有一些部件是不能自主生產(chǎn)的，需要依靠進(jìn)口，這就直接影響了整機(jī)質(zhì)量。要想有效保證機(jī)床精準(zhǔn)度，則需要在設(shè)計研發(fā)上下功夫。

機(jī)床主動軸是關(guān)鍵部件，在長期使用過程中，需要保證具備耐磨性和耐高溫性，所以，在設(shè)計時，需要嚴(yán)格設(shè)計，保證滿足對溫度的適應(yīng)性，對機(jī)床做好性能優(yōu)化，確保機(jī)床加工精度。主軸系統(tǒng)設(shè)計需要對影響機(jī)床加工精度的構(gòu)件安裝到一個與主動軸中心相交的位置，與機(jī)床底座垂直安裝，保持主軸箱兩側(cè)對稱裝配其余構(gòu)件，只有這樣，才能從理論上解決機(jī)床因受熱對加工精度的直接影響。

3.2 提高機(jī)床幾何精度

數(shù)控機(jī)床的幾何精度對產(chǎn)品加工有一定的影響，如果控制不好，則會產(chǎn)生誤差。幾何精度對機(jī)床的生產(chǎn)精度起到?jīng)Q定性作用，只有全面做好幾何精度控制，才能保證生產(chǎn)加工的精度。機(jī)床對零件加工生產(chǎn)時，主軸軸頸與軸承出現(xiàn)一定程度的摩擦，往往造成溫度快速升高，與主軸箱箱體孔空間位置出現(xiàn)誤差，則會導(dǎo)致軸承滾動，使軸承旋轉(zhuǎn)變緩，影響設(shè)備的精度，只有全面控制好主軸軸承選配間隙，才能保證幾何精度準(zhǔn)確。

3.3 綜合提高加工精度

數(shù)控機(jī)床使用是一個復(fù)雜的程序，需要嚴(yán)格把握各個環(huán)節(jié)，確保設(shè)計、制造、裝配形成一個統(tǒng)一整體，實現(xiàn)機(jī)床的使用價值，加工精度合理控制，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要綜合性考慮，不能依靠改造一個部件來解決。需要充分考慮制造工藝中對機(jī)床精度影響的主要因素，通過對數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償值的重新設(shè)定，能夠全面提升機(jī)床加工精度，保證機(jī)床良好運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

采用數(shù)控機(jī)床加工大大提高了生產(chǎn)效率，但是，控制不力，也會造成生產(chǎn)加工的損失，只有全面做好數(shù)控機(jī)床檢測與保養(yǎng)，才能確保機(jī)床生產(chǎn)質(zhì)量，保持更高的加工精度，滿足各方面生產(chǎn)工藝要求。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB/T16462-2007.數(shù)控車床和車削中心檢驗條件[S].