數控車床精度分析及提高精度保持性措施

1　導言

數控車床是集現代機械制造技術、自動控制技術、檢測技術、計算機信息技術于一體的高效率、高精度、高柔性和高自動化的現代機械加工設備。它同其它機電一體化產品一樣，也是由機械本體、動力源、電子控制單元、檢測傳感部分和執行機器（伺服系統）組成。在普通車床上加工零件，是由操作者根據零件圖紙的要求，不斷改變刀具與工件之間相對運動軌跡，由刀具對工件進行切削而加工出要求的零件。而在數控車床上加工零件時，則是將被加工零件的加工順序、工藝參數和車床運動要求用數控語言編制出加工程序，然后輸入到CNC裝置，CNC裝置對加工程序進行一系列處理后，向伺服系統發出執行指令，由伺服系統驅動車床移動部件運動，從而自動完成零件的加工

2　數控車床加工精度的影響因素

數控車床的加工精度由數控系統的控制精度和車床的機床精度共同組成。數控系統的精度高低、伺服控制的方法是否調整到最優直接影響數控車床的加工精度，而機床的機床本體精度同樣也會制約數控車床的加工精度。總的來說，數控車床加工的不精確性一般由以下原因造成：（1）車床熱變形誤差；（2）車床幾何誤差；（3）車刀幾何參數引發的誤差；（4）刀具磨損誤差；（5）伺服進給系統誤差等。

3　數控車床加工精度提高的措施

3.1　誤差補償法

誤差補償法，實際上就是一種通過數控系統的利用而實現的補償功能，補償車床坐標軸上已經存在的誤差，這樣才可以提升車床精度。誤差補償法屬于經濟效益較高的精度控制手段，通過誤差補償技術，不僅將精度偏低的數控機場上，進行高精度零件的加工。在實施誤差補償時，可以軟件、硬件來加以完成。

第一，針對半閉環伺服系統的數控車床，反向偏差會影響其重復定位以及車床定位的精度，從而對加工零件的加工精度產生影響，對于這一類型的誤差，就可以使用誤差補償法，減少精度方面的誤差。目前，在絕大部分國內的數控車床的加工行業中，其定位精度都大于0.02mm，但是，卻沒有相應的補償功能，因此，就可以利用編程的方式，將某一個場合之下的單位定位加以實現，將反向的間隙清除掉。

第二，在機械部分不發生改變以及低速單向定位達到了插補的起始點，就可以利用編程法來進行插補的加工。如果在進行插補時遇到了反向，就可以做好反向間隙的再正式的插補，就可以實現零件對于公差提出的要求。對于其余類型的數控車床，可以將若干個地址設置在數控裝置內存當中，讓其作為專用的各軸反向間隙值的儲存單元。如果數控車床的某一個軸得到了指令，要求改變運動方向，數控裝置就會對于該軸的方向間隙值進行不定時讀取，并且補償與修正坐標位移指令值，并且準確地定位車粗昂的位置，這樣才能夠避免方向偏差對加工精度產生影響。

3.2　誤差防止法

誤差防止實際上是一種事前的預防處理，也就是通過設計與制造來講可能存在的誤差源消除。比如：通過零部件加工與裝配精度的提高，來確保車床系統的剛度（進行車床材料與結構的改善），另外，也可以通過機械加工環境溫度的控制等方法，這是傳統模式下的機械加工精度提升的方式。誤差防止法主要是采取的“硬技術”，但是卻存在車床的性能與造假是呈現出幾何級數關系增長的缺點。另外，誤差防止法的單一使用，雖然能夠達到一定要求的精度，但是想要再一次提升，就非常困難。

4　數控車床加工質量提升的技巧

4.1　運用“一刀多尖”

“一刀多尖”指的是在加工不同的工件表面的時候，可以在一道工序當中，使用一把車刀上的多個刀尖來實現，當多把車刀使用并且進行編程。比如說：1號位車刀為T01，一個刀尖車外圓，另一個刀尖車端面，在偏置號“T0005”當中輸入車外圓刀尖對刀值，其在編程的時候，外圓車刀是“T0105”；在偏置號“T0006”當中輸入車端面刀尖的對刀值，其在編程的時候，端面車刀是“T0106”，這樣就可以將一把車刀當做兩把使用，這樣能夠將回轉車刀架的刀庫的容量間接地擴充，并且對于角度的選擇也有一定的優勢。

4.2　“刀尖圓弧半徑補償”動能的有效運用

數控車床的數控系統目前正在推廣“刀尖圓弧半徑補償”功能，該功能對于軸類零件圓弧表面的加工精度的保證十分有效，大大減小了工藝系統誤差，帶有圓弧半徑的刀尖（即便沒有，刀具有切削過程中也會因磨損而自然生成），其刀尖點為一個空間的一個虛點，數控編程時是以這個虛點來編程的，而實際切削圓弧表面時（對圓柱外圓表面和端面尺寸無影響），刀具實際切削點為刀尖圓弧上各實際分布點，必然會造成一邊過切，而另一邊少切現象，而遇有刀尖圓弧半徑補償補償功能（即G41、G42和G40），能夠進行運算，始終保證當前刀尖點是刀具圓弧與理論外圓輪廓的切點。此功能在數控車床上運用時簡單有效，十分重要。

4.3　刀具“磨損”的合理運用

不管是成批大量生產還是單位小批量生產，數控車床加工工件時須有一個加工試件的過程，如何快速而準確地保證加工尺寸精度，現在數控車床系統中增設了刀具的補償功能，能夠很有效地實現工件尺寸的快速調整。

5　結論

在數控車床的加工當中，產品質量的高低一定程度上受數控車床加工精度的影響。因此，在進行數控車床的加工中，就應該找到影響加工井度的規律以及共性，再配合上實際的操作經驗與操作技巧進行綜合的分析，就能夠盡可能地降低對加工精度的影響。