經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差來源及策略簡析

梁 杰

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)員

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差來源及策略簡析

梁 杰

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)員

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是在普通數(shù)控機(jī)床上發(fā)展起來的，與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床相比，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的精準(zhǔn)度高、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜、維修方便，因此廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造、工業(yè)生產(chǎn)過程中。但是由于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用時(shí)間短，在運(yùn)行過程中，受到很多因素的影響，導(dǎo)致加工過程中容易出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的加工精度。本文主要分析了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工誤差來源，特點(diǎn)，并根據(jù)誤差原因，提出了相應(yīng)的解決策略。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床；加工生產(chǎn)；誤差來源

機(jī)械加工誤差指的是零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想中的參數(shù)存在的差別。零件加工過程中，受到機(jī)器設(shè)備本身、工人操作等影響，零件幾何參數(shù)總會(huì)存在一定的差異，如果差異比較小，對(duì)產(chǎn)品功能使用影響不大；如果差異比較大，那么則可能影響到產(chǎn)品的功能，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格直接報(bào)廢，給生產(chǎn)企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。所以，必須有效地控制數(shù)控加工過程中產(chǎn)生的誤差，提高加工精度。

一、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差產(chǎn)生的原因

數(shù)控機(jī)床在加工中，受到自身系統(tǒng)、自然環(huán)境、人為操作影響，對(duì)產(chǎn)品的精度有一定的影響。

(一)數(shù)控機(jī)床溫度以及工作環(huán)境溫度比較高

數(shù)控機(jī)床屬于電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品對(duì)工作環(huán)境有一定的要求，一般還會(huì)有風(fēng)扇或者制冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫。如果風(fēng)扇或者車間的制冷系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，無法保證數(shù)控機(jī)床運(yùn)行溫度，這個(gè)時(shí)候如果數(shù)控零部件可能出現(xiàn)變形，從而影響到加工產(chǎn)品的精度。一般情況下，這種精度會(huì)隨著機(jī)床運(yùn)行時(shí)間的不斷增加加工誤差，如果機(jī)床停止運(yùn)行后，過一段時(shí)間重啟，其加工精度相對(duì)又減小。

(二)程序編制誤差

這種誤差指零件的輪廓形狀是按照系統(tǒng)設(shè)置的曲線進(jìn)行加工，如果有曲線和列表曲線接近時(shí)，那么數(shù)控機(jī)床方程中表現(xiàn)出來的形狀和原來的零件樣式就會(huì)產(chǎn)生一定的差異，這就是程序誤差。數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，數(shù)控裝置之間具有不同的插補(bǔ)功能，所以當(dāng)零件輪廓一般選擇直線的方式逼近，直線逼近曲線和原來的輪廓之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大的誤差，就是插補(bǔ)誤差。其次，數(shù)控機(jī)床在長時(shí)間運(yùn)行過程中，滾珠絲杠的精度下降，機(jī)床的零部件出現(xiàn)松動(dòng)，滾珠絲杠和螺母支架受到外力作用，會(huì)產(chǎn)生變形，工作臺(tái)也會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)軌的問題。

(三)數(shù)控機(jī)床自身原因

數(shù)控機(jī)床自射系統(tǒng)原因有兩方面：一個(gè)是控制系統(tǒng)，另外一個(gè)是傳動(dòng)系統(tǒng)。控制系統(tǒng)包括開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有安裝反饋裝置，數(shù)控信號(hào)為單相流程，所以無法對(duì)移動(dòng)零件進(jìn)行測(cè)量和反饋，因此造成加工誤差。開環(huán)控制系統(tǒng)常見的誤差有步距誤差、動(dòng)態(tài)誤差以及啟停誤差。閉環(huán)控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中設(shè)置了插補(bǔ)器，它能及時(shí)發(fā)布位置指令信息，然后將檢測(cè)到的實(shí)際位置信息反饋到系統(tǒng)中進(jìn)行對(duì)比，系統(tǒng)根據(jù)對(duì)比結(jié)果對(duì)加工動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，從而消除誤差。但是由于位置檢測(cè)裝置檢測(cè)性能不穩(wěn)定，因此增加了系統(tǒng)調(diào)試的難度，所以會(huì)造成誤差；傳動(dòng)系統(tǒng)誤差是由于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床自身傳動(dòng)系統(tǒng)造成的。數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，不同的數(shù)控機(jī)床參數(shù)不同，它的升降速率也不同。經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床沒有設(shè)置液壓驅(qū)動(dòng)，所以在升降過程中，需要等待一段時(shí)間才能完成，在等待過程中，零件外形輪廓切削過程中，拐角會(huì)出現(xiàn)過切問題，從而形成零件加工誤差。

二、經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床加工誤差應(yīng)對(duì)策略

(一)減少程序編制誤差

想要減少程序編制誤差，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。第一，通過數(shù)控系統(tǒng)對(duì)螺距之間的誤差進(jìn)行控制，加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)軸運(yùn)動(dòng)管理控制，將數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)差值的加工精度進(jìn)行考慮，采取科學(xué)、合理的方式進(jìn)行補(bǔ)償管理。第二，由于數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中，受到外力影響導(dǎo)致發(fā)熱變形，產(chǎn)生的差值，要減少機(jī)械設(shè)備零件之間的摩擦力，減少加工誤差。

(二)加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果溫度沒有有效地控制，那么數(shù)控機(jī)床因?yàn)闇囟冗^高，造成零件出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。因此，數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的剛度，提高加工工件和刀具的剛度，使用具有高強(qiáng)度、耐高溫的材料，壓縮變形幅度。并設(shè)計(jì)合理的裝夾方式和加工方式，增大前角和主偏角，同時(shí)對(duì)工件材料進(jìn)行熱處理，改善工件材料的加工性能，從而減少切削刀。

(三)優(yōu)化數(shù)控機(jī)床工藝

根據(jù)經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床誤差產(chǎn)生的原因采取不同的辦法。比如數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制系統(tǒng)造成的誤差，可以及時(shí)更換零件，確保電機(jī)能滿足步距的要求，選擇差分比較細(xì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，確保電路控制的穩(wěn)定性。一些大型的數(shù)控機(jī)床，可以選擇開環(huán)補(bǔ)償性的控制系統(tǒng)，在工作臺(tái)設(shè)置直線位移檢測(cè)元件，對(duì)機(jī)床系統(tǒng)存在的誤差進(jìn)行校正。閉環(huán)系統(tǒng)造成的復(fù)雜，可以優(yōu)化位置反饋系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)造成的誤差，可以選擇優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)，控制拐角位置變化進(jìn)給速度。

(四)提高數(shù)控機(jī)床智能化水平

數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)構(gòu)成。近年來隨著計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的成熟，這些先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)，極大的提高了數(shù)控加工智能化水平，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的自適應(yīng)能力、智能診斷等功能。比如航天制作領(lǐng)域的加工部件有很多溝、孔、槽、腔等，加工工藝十分復(fù)雜，如果將人工智能系統(tǒng)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中，則能有效地解決航天部件加工部件負(fù)責(zé)的難題。目前，國外發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)開始著手研究將人工智能應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床加工工藝中。比如瑞士的來米克朗公司，開發(fā)了數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)支持模塊，調(diào)整加工相關(guān)的參數(shù)，優(yōu)化技工工藝和程序，從而提高了加工精度。西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)具有自適應(yīng)運(yùn)算能力、自動(dòng)識(shí)別荷載、安全集成以及刀具壽命監(jiān)控等功能，極大的提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。

結(jié)束語：

我國正處于工業(yè)制造向工業(yè)創(chuàng)造發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床加工形式也更加多樣化，經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床是目前比較新的數(shù)控技術(shù)，它對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求比較高。因此想要提高我國數(shù)控加工工藝水平，就要分析數(shù)控加工存在的誤差來源以及原因，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，從而提高加工工藝水平。

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