數控車床加工精度影響因素之研究

蔣經緯

摘要：本文針對數控車床加工精度影響因素，結合理論實踐，在簡要闡述數控車床的基本組成和工作原理的基礎上，深入分析了影響數控車床加工精度的主要因素，并提出提高加工精度的方法。得出合理應用補償、防止法、重復定位的辦法、合理應用“一刀多尖”是提高數控車床加工精度關鍵的結論，希望對相關單位有一定幫助。

關鍵詞：數控車床；加工精度；影響因素；控制措施

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0011-01

1 引言

數控車床是加工機械零件的主要設備，隨著我國科學技術的不斷發展，數控車床愈發先進，發展至今基本上實現了自動化和智能化加工。但數控機床在加工操作中，會受到很多因素的影響，不利于加工零件精度的提高。如何有效控制這些因素對加工精度的影響是目前我國數控車床加工單位需要著重解決的問題。因此，本文基于理論實踐，對數控車床加工精度影響因素和控制措施做了如下分析。

2 數控車床的組成和工作原理

數控車床工作的總體流程由設計人員進行設定，嚴格按照圖紙需求，對需要的機械零件進行加工，把所需的參數編制成計算機系統可以識別的程序，輸入CNC裝置中，然后把相關命令發送給伺服系統，來驅動車床完成機械零件的加工[1]。

3 影響數控車床加工精度的主要因素

3.1 伺服系統驅動因素

在正常加工時，滾珠絲杠和伺服電機主要呈反方向轉動，就會發生空隙的空轉現象，從而引發方向間隙誤差。與此同時，在外力的作用下數控車床的傳動機構也發生不同程度的彈性變形，特別是加工部位和車床其他部位的受力情況不盡相同，引發的彈性間隙也會影響數控車床加工的精度，而且此種誤差是一種可累積的誤差，如果得不到及時解決，會造成更加嚴重后果。

3.2 數控車床車刀參數變化因素

數控車床在工作時，車刀的刀尖圓弧半徑、主偏角、刀尖和加工零件中心的高度偏差都可能影響數控機床的加工精度，在數控編程時主要注重分析。研究表明，影響數控車加工精度的程度存在較大的差別，比如：數控車床自身誤差占45%-65%，加工過程中產生的誤差占25%-40%，檢測誤差占10%-15%[2]。

4 提升數控車床加工精度的主要措施

4.1 合理應用補償、防止法

建立數控機床坐標系，從參考坐標開始，對每個結構進行編號，Ow和Ot分別為與工件和刀具固聯的附加坐標系，數控機床坐標系鏈如圖3所示。其中，Oan（n=1，2，3……）表示從床身到刀具的運動鏈，Obm（m=1，2，3…… ）表示從床身到工件的運動鏈，見圖1。

誤差的其他問題可以通過相應硬件或者軟件來進行處理。防止誤差的主要方法是做好預防處理，通過提前做好準備工作，可有效消除一些不安因素對數控車床加工精度的影響，比如：提升數控車床的加工效率、為數控車床運行營造良好的環境等，這些方法都是保證數控車床加工精度的主要措施。

4.2 重復定位法

（1）在進行編程時，可以采用絕對值編程法，從而最大限度上降低誤差對加工精度的影響。當最大加工長度小于或者等于1000mm時，數控機床Z軸的允許偏差為0.04mm，X軸的允許偏差為0.03mm；當最大加工長度超過1000mm時，Z軸的允許誤差為0.05mm，X軸的允許誤差為0.03m。（2）在進行對刀處理時，要盡量在基于零件的設計基礎上進行操作，通過減少基準不重疊的方法，把誤差降低到最小。（3）選擇最佳的加工路線，避免發生誤差累加。

4.3 合理應用“一刀多尖”的加工方法

所謂一刀多尖指的是一把車刀上，安裝上多個刀尖，在具體一個過程中，根據被加工零件的具體特性，來進行合理調整刀尖，從而提升加工的精度。在應用此種方法時，在進行刀車編程時，需要進行依次編號，比如：1號車刀可以把編號設置為T01，促使一把車刀當做兩把車刀來使用，既能增加車刀回轉的容量，還能提升角度選擇的便捷性。

4.4 絲杠進給的運動間隙的補償策略

數控車床在進行螺紋加工時，刀具的橫縱轉向由絲杠的帶動來實現，而橫縱絲杠之間存在一定的間隙，從而增加數控車床加工的誤差，需要通過一系列方式方法來消除和補償間隙誤差，才能有效提升加工的精度。對于FANUC 0i等數控系統，有用于G00和G01的兩種反向間隙補償可供選用。如果把G01切削進給運動測得的反向間隙值A輸人參數N011851將G00測得的反向間隙值B輸入參數N011852。

5 結語

綜上所述，本文結合理論實踐，深入研究了數控車床加工精度的影響因素，研究結果表明，數控車床在加工效率、加工質量等方面皆有非常明顯的優勢。影響加工精度因素包括：伺服系統驅動因素和數控車床車刀參數變化因素。為有效解決這些因素對數控車床加工精度的影響，可以從補償、防止法、重復定位法、“一刀多尖”、絲杠進給的運動見習補償的四個方面入手來提升加工的精度。應用研究表明，通過這四種方法，可大幅度提升加工的精度，值得推廣應用。

參考文獻

[1]肖樹劍.數控機床加工精度的影響因素及對策研究[J].科技風，2017，（18）：172.

[2]鄧軍.數控車床加工精度的影響因素與精度提供方式研究[J].教育科學：全文版，2016，（10）：160.

Abstract：Control measureAiming at the factors influencing the machining accuracy of CNC lathes， combining with theoretical practice， based on a brief description of the basic composition and working principle of CNC lathes， this paper analyzes the main factors influencing the machining accuracy of CNC lathes and puts forward methods to improve the machining accuracy. It is concluded that reasonable application of compensation， prevention method， repeated positioning method and reasonable application of " one tool and many tips" are the key to improve the machining accuracy of CNC lathes. it is hoped that they will be helpful to relevant units.

Key words：numerical control lathe；machining accuracy；influencing factors； control measure