試析數(shù)控車床精度加工

葛紅

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)加工達(dá)到質(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(jì)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(jì)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)能夠全面確保機(jī)床加工達(dá)標(biāo)，實(shí)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)床精度分析，進(jìn)一步提出提高機(jī)床使用效率的措施與方法，以此實(shí)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

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0053-01

數(shù)控車床設(shè)備是我國先進(jìn)的機(jī)械生產(chǎn)器材的主要代表之一，在我國相關(guān)的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展中，有著不可替代的作用。目前，我國的數(shù)控車床設(shè)備雖已有了一定程度的發(fā)展，但還有很大的進(jìn)步空間。為了使我國的機(jī)械生產(chǎn)工業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，國家及企業(yè)各相關(guān)部門必須加強(qiáng)對數(shù)控車床加工技術(shù)的發(fā)展和完善。數(shù)控車床本身的加工技術(shù)和精確程度，將會對其設(shè)備本身及相應(yīng)工程的使用帶來很大影響。只有保證好其加工精度，才能更高質(zhì)量的完成相關(guān)的生產(chǎn)活動。

1 數(shù)控車床

數(shù)控車床指的就是一種全自動化的機(jī)床，它能夠高速、精密且高度可靠地完成相應(yīng)的機(jī)械生產(chǎn)工作。它的應(yīng)用，為我國機(jī)械生產(chǎn)制造工業(yè)帶來了極大的便利。

1.1 工作原理

數(shù)控機(jī)床能夠高精度的完成一些復(fù)雜零件的加工工作，同時(shí)它具有很高的工作效率，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大批量的零件生產(chǎn)制造工作。而傳統(tǒng)機(jī)床工作效率非常低，傳統(tǒng)機(jī)床在工作過程中，主要通過工作人員對車床的手動操作而完成零件加工，一次只能加工完成一個零件。但是數(shù)控機(jī)床由于其自動化的特點(diǎn)，整個零件加工過程不需要有工作人員的參與，只需通過簡單的程序設(shè)定就可以完成。數(shù)控機(jī)床主要通過現(xiàn)代化的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動化的制造技術(shù)來完成工作。它主要包括電子控制單位、內(nèi)置傳感器和相應(yīng)動力源進(jìn)行工作。其工作的具體流程主要是人為選定零件圖紙、傳入加工程序、經(jīng)過CNC裝置和伺服系統(tǒng)后，最后經(jīng)過最為主要的車床部位之后便能完成零件制作。

1.2 車刀

車刀是在車削加工過程中的具有切削功能的一種刀具，也是切削加工中，最常用的一種刀具。車刀的構(gòu)成主要包括刀刃、切削部位、儲屑空間和處理切削液的通道幾個部分。數(shù)控車床的制造工作，主要通過電子計(jì)算機(jī)控制來完成。自動化的控制技術(shù)可以很輕易得到人們所需要的零件。但是由于設(shè)備內(nèi)存在的一些偏差，往往會影響加工得到的零件的精度。其中，車刀存在的偏差就是影響加工得到的零件精度的重要因素。

1.3 伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是通過準(zhǔn)確地再現(xiàn)或跟隨某個過程的反饋控制系統(tǒng)來完成相應(yīng)工程的需要，因此也叫做隨動系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床的相關(guān)工作過程中，主要通過完成對車床的驅(qū)動來使加工過程繼續(xù)進(jìn)行的。這個過程的需要通過滾珠絲杠的精確工作來完成對數(shù)控車床的控制和定位。而滾珠絲杠的工作又要受到伺服系統(tǒng)的驅(qū)動。因此，滾珠絲杠和伺服系統(tǒng)的誤差都會對整個數(shù)控車床的工作的精確度帶來影響，其中伺服系統(tǒng)的影響作用更大。

2 數(shù)控車床加工精度的影響因素

2.1 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(shí)，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?yàn)閿?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(yùn)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(shí)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(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)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(yùn)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)。

2.2 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(shí)，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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工作業(yè)。

3 如何提高數(shù)控車床的加工精度

3.1 提高設(shè)計(jì)水平

從實(shí)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(jì)、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(jì)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(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)，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(jì)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(shí)，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 注意刀具對數(shù)控車床加工精度的影響

在機(jī)械加工中，如果我們已經(jīng)確定好了工件的裝夾方式，接下來就需要確定刀具的對刀點(diǎn)。對刀點(diǎn)就是指刀具在坐標(biāo)系中最開始運(yùn)動的那一點(diǎn)，而尋找對刀點(diǎn)的過程（即找到準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)）被稱作零件對刀。對刀的過程必須嚴(yán)格對待，如果對刀出現(xiàn)問題，將會影響到機(jī)械零件的加工精度，還可能存在安全隱患，使工作人員受到傷害。

3.4 合理的選擇加工工件的夾裝方式

數(shù)控車床的工件夾裝方式與普通車床的工件夾裝方式是大同小異的，只是數(shù)控車床在進(jìn)行工件夾裝時(shí)，一般會選擇采用各種方式結(jié)合起來的組合夾裝方式。這樣做的好處：一是可以避免失誤和重復(fù)工作；二是提高了夾裝的質(zhì)量和速度；三是提高了零件精度與最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，除了上文提到的影響因素以外，還有機(jī)床溫度，環(huán)境溫度以及編程程序處理等都會對機(jī)床加工精度造成一定的影響。一般常用的解決辦法就是同時(shí)采用誤差根源和誤差補(bǔ)償兩種辦法。盡管如此，也無法完全消除數(shù)控機(jī)床加工誤差，因此，如何進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床加工精度，仍是我們以后進(jìn)一步深入研究及探索的課題。

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