基于數控車床加工精度的影響因素分析及應對策略探究

顧宏

（1.淮北工業與藝術學校，安徽 淮北 235026；2.安徽淮北技師學院，安徽 淮北 235026）

0　引言

數控車床作為一種先進的加工設備，在實際應用中可以帶來巨大的經濟效益和社會效益。數控車床加工中，對于產品質量的精度控制十分關鍵，尤其是自動化技術的應用，較之傳統的加工技術而言優勢較為突出，對新時期的數控車床加工精度提出了新的要求。在數控車床加工中，編程精度、伺服精度和插補精度直接關乎加工精準度。此外，數控車床在生產加工中，還會受到環境、制造和材料等多種因素的影響，車床施工偏差如果不能得到有效的控制，將直接影響到零件加工質量和精度，還有待進一步完善。

1　數控車床的工作原理

數控車床作為一種機電一體化產品，在實際應用中集合了眾多的現代化技術，有助于提升加工生產效率和精準度。普通車床在零件加工中，操作者需要結合施工圖紙來改變工件運動軌跡，新時期對工件的加工提出了更高的要求。在數控車床加工零件中，需要充分把握工藝參數和加工流程，通過數控語言編制加工流程，向伺服系統發布指令，實現零部件的自動化加工和制造[1]。

2　數控車床加工精度的影響因素

數控車床加工過程中，影響因素較為多樣，而伺服控制方法和精度高低，將在很大程度上影響數控車床加工精度，為后續的零件加工埋下安全隱患。就數控車床加工精度來看，影響因素主要包括以下幾個方面：① 車床幾何誤差；② 車刀幾何參數誤差；③ 車床熱變形誤差；④ 伺服進給系統誤差； ⑤刀具磨損誤差[2]。

就這些車床加工精度影響因素來看，伺服進給系統誤差和車刀幾何參數誤差是常見的因素，在一定程度上影響著部件的加工質量。當前我國的數控車床加工中，主要是通過伺服電機驅動滾珠絲杠來控制加工位置，而滾珠絲杠的傳動誤差，則是影響數控車床定位精度的主要因素之一。縱觀當前我國的數控車床現狀，主要是以閉環控制系統為主。在實際作業中，如果伺服電機絲杠反方向運動，不僅會影響到零件加工精度，還會由于空隙的出現導致數控車床空轉，而這種誤差很難避免[3]。受到外部作用力的影響，運動部件可能出現彈性變形現象，加劇數控車床誤差問題的嚴重程度，無法有效控制數控車床加工精準度。

數控車床在零件加工中，車刀在預設的運動軌跡來切割零件。由于車刀的偏角和圓弧半徑，在加工零件時會出現一定的尺寸偏差，而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加。所以，在零件加工中，軸向位移長度的變化取決于軸向尺寸的調整。在數控車床的零件加工中，需要綜合分析軸向尺寸和位移長度，優化編制加工流程[4]。需要注意的是，刀尖距、圓弧半徑和零件中心高等參數，將直接影響到零件加工精準度，而數控車床的使用壽命同樣取決于對這些參數的把握，其重要性不言而喻。

3　提升數控車床加工精度的有效措施

（1）優化數控車床的總體設計

在數控車床總體設計中，應該根據實際情況選擇合理的生產策略，提升數控車床制造效率和精準度。從當前我國數控車床制造企業發展現狀來看，主要是通過自行設計主機結構，外購關鍵的功能部件，這樣不僅可以提升加工質量，還可以有效減少加工成本[5]。與此同時，數控車床總體設計中需要保證變形應力均勻分配到每個部件上，這樣可以避免出現剛度薄弱部件，改善車床變形問題。

對于數控車床結構重心的調整，可以根據實際要求適當的降低重心高度，在不影響到數控車床制造質量的同時，還可以增加擺動模態頻率。在保證結構剛度基礎上，盡可能減小結構材料用量，有效控制機床重心。為了可以有效提升數控車床加工精度，通過對主軸系統熱態特性優化設計，有助于改善傳統工藝中的缺陷和不足，提升主軸系統設計合理性，盡可能改善主軸漂移現象，將誤差控制在合理范圍內[6-9]。

（2）提升車床導軌幾何精度

數控機床在制造中，應該對床身導軌幾何精度進一步優化，明確高精度發展目標，優化車床身底座和導軌結構設計。對于全功能數控車床，可以選擇斜床身形式進行設計，通過封閉式筒形結構，這樣可以減輕自重，優化制造工藝。通過筒形結構，促使數控機床在切削負荷下，提升床身抗彎強度和剛度，獲得可觀的幾何精準度[10]。通常情況下，需要綜合考慮移動速度，盡可能選擇負載能力較強的導軌，優化數控車床加工工藝。此外，在高負荷切削條件下，提升數控車床精度，可以根據實際情況來選擇鑲鋼滑動導軌副結構。將注塑材料用螺栓安裝在鋼導軌上，有助于改善鋼導軌和底座導軌的間隙，優化工藝中的缺陷和不足，提升導軌加工精度，為后續加工質量提供堅實保障[11]。

（3）誤差補償法

誤差補償法作為一種有效的系統補償手段，可以將數控車床零件加工誤差控制在合理范圍內，通過誤差補償來提升加工精度。通過現代化技術，在降低數控車床加工偏差的同時，還可以獲得高質量和高精度的零件。采用半閉環伺服系統數控車床，受到反向偏差影響，車床重復定位精度誤差難以得到有效控制，影響到加工零件的精度和質量[12]。基于此，通過誤差補償法，可以將零件加工誤差控制在合理范圍內，實現對零件加工誤差的有效補償。就當前數控車床定位誤差來看，大多數保持在0.02 mm左右，不具備補償功能，借助對應硬件和軟件，實現工具的準確定位，盡可能消除其中存在的間隙[13]。

在不影響數控車床低速單向定位的同時，有效對數控車床插補加工。而在這個過程中，對于反向問題，可以在確定間隙值的基礎上插補處理，以此來滿足零件加工需要。對于其他的數控車床，可以通過內置多個地址，用于數據的存儲，實現軸反向間隙存儲和補償。改變車床軸運動方向，可以獲取反向間隙值，有效補償坐標位移，將偏差控制在合理范圍內，提升工件加工精度，為后續的加工活動打下堅實基礎。

（4）誤差防止法

誤差防止法是一種有效的預防方法，并非是對誤差的治理，而是通過預防來避免誤差的出現，或是將其控制在合理范圍內。通過對機床的優化設計，綜合分析可能出現的誤差問題，盡可能將誤差控制在合理范圍內。諸如，根據加工需要來提升車床零部件的加工精度，對現有車床結構進一步優化，為后續的零件加工精度和剛度提供支持[14-15]。此外，還可以對加工環境有效控制，優化加工工藝。但是需要注意的是，誤差防止法同樣存在一定的缺陷和不足，過分的提升數控車床精度，不僅會影響到產品質量，還會增加加工成本，不利于企業的長遠生存和發展。

4　結論

綜上所述，數控車床在生產加工中，還會受到環境、制造和材料等多種因素影響，如果未能有效控制車床施工偏差，將影響零件加工質量。因此，需要選擇合理范圍，對現有工藝進一步優化，改善其中存在的缺陷和不足，提升數控車床加工精度。

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