數控機床加工精度的影響因素及改善措施

王桂龍

摘 要：現代化的工業生產對零件的制造速度要求越來越高，在滿足勞動生產效率的同時如何提高數控機床的加工精度成為了機械加工行業研究的新方向，通過介紹現代化數控機床制造精度的主要影響因素，說明了提高數控機床的加工精度和降低零件加工誤差的部分措施。

關鍵詞：數控機床；加工精度；影響因素；改善措施

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.005

隨著我國社會和經濟的快速發展，各行各業對工業制品的需求量不斷增大，工業上批量生產的零件和生活用品在加工效率和生產質量方面都有嚴格的要求，這使得數控自動化生產設備受到了越來越多生產廠家的青睞。數控機床具有效率高、自動化程度好、適應性強等很多優點，尤其對于復雜零件的加工優勢明顯，這是因為無論多么復雜的零件，只要制定了完備的工藝路線并進行了合理的程序編制，就能夠通過計算機控制機床完成自動化加工，且對于復雜零件也能保證加工效率和生產質量的一致性。而在數控加工的過程中，常因為各種各樣的因素影響數控加工的實際精度，在一定程度上降低了企業的生產質量和機械的制造能力，因此，提升數控加工的精度是現代化機械生產必須要面對的問題。

1 影響數控機床加工精度的因素分析

數控加工是現代化的精密加工技術，通常情況下影響數控加工精度的因素主要包括工藝的編制情況、程序的合理性以及機床的實際狀態等。通過研究對機床精度造成不良影響的因素，能夠有效改善數控機床的加工質量。

1.1 工藝制定對精度的影響

在收到數控加工任務后，會通過分析零件的加工圖紙和相關技術要求制定詳細的數控加工工藝方案。工藝制定的優劣會直接影響到數控編程中很多參數的選擇與確定，會間接地影響到最終的加工精度。例如，根據不同的工藝編制會產生不同的機械加工原點，由于程序編制的過程中原點的選擇應根據零件的形狀、加工的順序、不同位置的精度要求進行考慮和確定，若原點位置選擇的不合理，很容易導致在整個加工的過程中出現累計誤差，影響工件的整體加工精度。在實際的生產加工過程中，因為工藝基準不合理和原點設計不科學而導致的零件加工質量問題是時有發生的。

1.2 程序合理性對精度的影響

數控機床的加工順序和每個加工動作都是由最初的程序編制所決定的，數控機床對零件的加工是按照程序編制的相關細節完成的。如果在編程的過程中數據處理不夠精準或是存在一定的數據偏差，就會導致零件的加工過程出現尺寸誤差，而影響到零件的實際加工精度。在現代化的工業生產中，通常是根據零件的形狀與尺寸決定數控機床的程序編譯基準，從而確定加工基準以滿足零件更好的加工精度。若在編程的過程中對零件的形狀和尺寸考慮不周，很容易因為加工誤差而導致零件的報廢或加工質量低下。很多情況下的數控加工，為降低人工編程的繁瑣程度，都采用自動編程的方式進行，這對于簡單零件的加工影響不大，且有利于提升數控加工的效率，但是，對于形狀和結構較為復雜的零件加工，自動化的編程往往存在較多的不合理性，若不采用人工方式進行校核，很可能出現嚴重的精度偏差，直接影響零件的加工質量。

1.3 加工路線對精度的影響

在使用數控機床對零件進行加工的過程中，刀具的實際行走路線會對加工精度造成一定的影響，由于刀具在進給、退刀、換刀的過程中都可能會出現一定的誤差，導致更換后的刀具在加工表面上留下一定的刮痕或凸凹不平。同時，若刀具出現較大的磨損可能會在換刀或者對刀的過程中對刀具發生一定的損傷。若是零件基材在裝夾的過程中與刀具的相對位置存在偏差，也會導致數控加工的路線出現誤差，影響零件的加工精度。在對復雜零件的連續加工過程中，因刀具和零件之間的長時間摩擦產生的熱量會使刀具和零件的相對位置發生細微的改變，這主要是由于刀具和零件的材料不同而熱膨脹系數不同導致的，這也就產生了一定的加工誤差。

1.4 機床狀態對精度的影響

在長期的生產加工過程中，數控機床的工作狀態很難一直保持出廠時的優秀品質，在對零件進行生產時，機床的振動、刀具的性能以及機床的周邊環境都可能會對零件的加工精度產生一定的影響。影響機床加工狀態的因素包括：（1）機床的整潔程度和雜物含量對加工精度的不良影響，若沒有定期對機床進行徹底的清潔，就難以避免機床中的粉塵和雜物及金屬細屑對加工過程的影響，這些雜物也會在加工過程中對刀具和零件產生一定的污染。（2）數控機床的電壓和電流的穩定性會對數控加工的過程產生一定的影響，可能在一定程度上降低數控加工的精確度。（3）在數控加工的過程中，因電磁波的影響可能導致在機械加工時出現電火花或加工震蕩等問題，造成零件損壞，并影響實際的加工質量。

2 數控機床加工精度的提升方法

我國長期以來對數控機床的技術研究多集中在自動化和效率提升等方面，專門針對于數控機床精度提升的研究較少，但隨著數控機床相關技術的不斷完善與提升，機床的加工質量與加工精度的優化受到了越來越多的重視。由于影響數控機床精度的因素很多，可能涉及到了編程、工藝、加工、材料、控制、環境等很多方面，尤其對于較為精密的加工，很多細小的影響因素都可能會導致零件的加工精度不合格，因此，總結提升數控機床的加工精度的方法十分必要。

2.1 加工工藝的優化與提升

由于加工工藝決定了數控加工的方式與順序，因此，應根據零件的圖紙和相關要求綜合考慮零件的加工方式與方法。應根據規范要求制定合理的加工原點與加工順序，以便于降低加工過程中產生的累計誤差，通過提高定位精度提高零件的整體加工質量，以避免刀具加工時切入點與退出點選取不良，或定位不準而影響零件的加工質量。通常來說，刀具的對刀位置應為整個零件加工的基礎位置，不僅便于刀具找正，更能以此位置為基礎，便于編程過程中的位置確定與尺寸排列，減少在自動化加工中因定位不準出現的加工誤差，保證零件的加工質量。

2.2 數控機床的合理選擇與使用

由于同一種類的數控機床在先進程度和加工精度等方面也存在著較大的差異，因此在進行數控加工的過程中，應做到對機床的合理選擇與使用。通常來說，對于簡單的零件或是加工精度要求較低的零件，可以考慮選用加工精度相對較低的數控機床進行加工，這樣不僅能夠達到零件加工的目的，還能夠節省精度較高機床的使用量，降低優質機床磨損和加工精度降低的速度。對結構復雜和加工精度較高的零件，則應當使用綜合性能更優良的數控機床進行加工，由于先進的數控機床對振動、環境等因素的影響相對較少，同時先進的誤差補償功能也能很好的提高加工的精度，避免因磨損等問題對刀具調整過程的時間消耗，顯著的提升數控機床的加工效率。

2.3 數控機床的調整與精度提升

數控機床加工精度不足很多情況是由于機床的調整或保養不當導致的，要想降低數控機床的加工誤差，就必須在加工前對數控機床進行科學合理的調整和保養，通過檢查和調整使機床的主體結構及附屬零件都達到最佳的配合關系。同時還要保證在每次加工完成后對數控機床進行必要的清洗和維護，以保證數控機床各零件的優秀使用狀態，同時，存放機床的車間必須要控制好溫度、濕度及粉塵情況，并保證機床安放平整可靠，避免加工中機床振動對加工質量產生的影響。

2.4 合理控制受力變形產生的誤差

數控機床在加工零件過程中可能因為受到切削力、傳動力以及慣性力等因素的影響而產生一定情況的變形，這影響了加工刀具與被加工件之間的相對位置關系，導致加工中出現尺寸或形狀的偏差。通常情況下，數控機床具有良好的剛度以減少變形帶來的加工誤差，在實際生產中，常常通過科學的裝夾方式來保證工件的固定情況，以保證加工的整體剛度。同時還應注意對導軌、絲桿等關鍵部件的支撐及緊固零件是否安裝可靠，杜絕受力變形產生的零件加工精度下降現象。同時，在微觀層面上機械加工對于零件的表層會因壓力或切削熱量的影響而產生一定的塑性變形和熱塑性變形，這對零件的加工也會產生一定的誤差。要降低微觀層面的塑性變形就必須要合理設計零件結構，并進行時效處理等方法。

2.5 合理控制受熱變形而產生的誤差

機械加工多采用切削或磨削的方式進行，這種加工過程常會產生較高的熱量，導致刀具和被加工件因受熱產生一定的變形。這種因摩擦而產生的熱量會在較大范圍內影響零件的尺寸和形狀，導致出現加工誤差，使零件的加工精度受到影響，為避免受熱變形產生的誤差，必須要選擇優質的刀具，并在數控系統中對切削參數進行合理的調整，以降低加工過程中工件的熱量提升速度，同時應認真檢查冷卻液的添加量和噴出量，以保證冷卻能力減少零件的受熱變形。

2.6 合理控制機床的傳動系統誤差

現階段較為先進的數控機床多配有液壓驅動系統，能夠在較短的時間內完成所需要的動作和裝夾功能，這種帶有液壓驅動系統的數控機床由于節省了復雜的機械結構，具有較高的加工與傳動精度。但是，對于一些較為經濟的數控機床，由于成本的限制不會配備液壓驅動系統，加工過程中對于鎖緊、定位、裝夾都需要機械旋轉消耗一定時間才能完成，降低了機械加工的效率。同時，由于機械的傳動與裝夾方式存在較多的配合間隙，會在一定程度上影響零件的加工精度，要消除普通數控機床的傳動系統誤差，應盡量降低各傳動零件之間的間隙，并通過數控系統的誤差補償來減少零件間隙產生的影響。

3 結語

隨著社會對機械制造產品要求的不斷提高，在數控加工的過程中，不僅要努力提高加工的生產效率，更應該通過提高零件的加工精度來保證所生產的零件質量。在數控加工的過程中，工藝的編制、程序的編寫以及機床狀態等因素都會對零件的加工精度產生影響。要提高零件的生產加工精度，需要從設計著手，并通過合理編程及科學調整與使用來解決多種因素帶來的精度降低問題，以提高現代化工業生產中精密或復雜零件的加工質量。

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