數控車床加工精度的影響因素及提高方法

鄭坤華

【摘 要】人們的生活已經離不開數控車床加工技術，大到航天飛機的制造，小到一個自行車的零件，都離不開數控車床，它幾乎涵蓋了所有的工業領域，在我國工業的發展中發揮著重要的作用。數控車床加工精度高、時間短、效率高，是普通機床的四五倍，但是有許多因素會對數控車床產生影響，制造出一些有瑕疵的產品，對于一些對零件精度要求不高的物件來說，有細微瑕疵還可以接受，但是對于一些高科技的產品，例如航天飛機等，它們對于零件精度的要求是很高的，有可能因為一個零件的細微瑕疵而釀成大禍。例如，美國的挑戰者號飛船爆炸就是因為一個很小的零件——“O”形環的問題而引發的重大事故，所以這種高科技產品容不得有半點差錯。文章主要論述影響數控車床加工精度的因素，提出提高精度的方法。

【關鍵詞】數控車床;加工精度;提高方法

【中圖分類號】TG659 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）10-0128-02

數控車床是一種先進的機械加工設備，它可以進行一些比較細微的零件生產。數控車床又稱為計算機數字控制車床，它最大的優勢是全自動化，按照事先做好的程序進行加工，這極大地減輕了工人的負擔，將工人從勞累的工作中解救出來，在降低了人員投入的同時，還提高了工作效率。對比傳統車床，數控車床的優勢是比較明顯的，簡而言之，傳統車床依舊需要工人進行手工操作，而且傳統機床只適合一些小規模加工或者進行一些零件的二次修改，零件的精度只能靠工人用卡尺測量或用眼睛觀察，一些規模大的或者精度要求高的零件是傳統車床無法完成的，這也是為什么大量使用數控車床的主要原因。日常生活需求的發展帶動了人們對零件精細程度要求的提高，導致各工廠對數控車床加工精度的要求越來越高，因此研究影響數控車床加工精度的原因非常有必要。

1 數控車床的組成及工作原理

數控車床是一種由設計師設定好程序，工作時只需要按照程序走的自動化機床，數控車床可以進行多種機械作業，包括機械制造、電氣化、液壓技術等機械作業。數控車床主要是由加工程序載體、數控裝置、伺候服務系統和測量反饋系統、機床主體、輔助裝置組成。簡單來講，其工作原理是數控裝置內的計算機系統對需要操作的零件傳入進來的信息以數字程序的方式處理，然后通過伺候服務系統將信息傳送給車床的執行系統，通知執行系統按照已經安排好的程序進行工作，與此同時，反饋系統開始進行監測運作流程，系統開始接受到指令后進行產品的加工，如零件的車削、夾緊與松開、冷卻等。

2 影響數控車床加工精度的因素

2.1 車刀參數變動的影響

數控車床的整個操作流程都在程序的控制之下進行，這個操作流程的最后一步是車刀對零件的切削加工，而車刀存在工作角度，車刀在切削時，因為車刀存在主偏角，所以零件加工的軸向尺寸在工作時會發生變化，而且與刀尖圓弧半徑成正比，主偏角的變大會帶動軸向尺寸的變大繼而導致刀尖的圓弧半徑的變大，這些誤差輕則導致零件的精度降低，重則會使零件報廢。因此，對于車刀的使用，工廠是非常講究的，從一開始購進車刀的時候，就要嚴格對車刀進行檢查，尤其要重視主偏角的角度問題，因為某些角度的偏差是不容易發現的，當進行零件加工的時候，要嚴密監控加工過程，一旦發現異常現象，在考慮到誤差因素的條件下，對其進行適當調整，爭取把誤差降到最小。

2.2 伺候服務系統驅動的影響

數控系統是整個系統最重要的部分，它是總控制中心，伺候服務系統負責傳達命令，數控系統處理完接收到的信息后，會將信息文字處理化，再傳達給伺候服務系統。眾所周知，滾珠絲杠算是一個比較容易出現誤差的元件，設備原件的質量帶來的誤差，如滾珠絲杠在本身的質量方面就存在問題，在使用中會影響數控車床的加工精度，而滾珠絲杠最大的問題便是在使用中有振動的現象，原因是絲杠的螺紋軸線與導軌面不平行，當系統開始運作后，絲杠因為傾斜的原因很容易會變形，絲杠會對螺母兩端產生傾覆力矩，滾珠在螺母兩端容易受到擠壓，運行阻力加大，從而產生振動，在這一整個過程中，伺候服務系統是負責控制滾珠絲杠的位置的，絲杠產生振動也是由于伺候服務系統不合理控制而造成的，會耽誤工作進度，影響零件的精度。

2.3 車床熱變形誤差的影響

車床在使用過程中，各種各樣的熱源對車床的作用會導致車床發熱，從而使元件受熱膨脹，嚴重變形，元件的變形會使得程序的正常進行受到阻礙，嚴重影響了車床的加工精度。當車床受到因車刀切削而造成的摩擦熱、切削熱或者外部環境溫度的變化等影響時，車床的各元件溫度不均勻，從而造成機器運作過程不合理，因溫度而造成的元件體積變化尺寸可占40%～70%，這對于一個要求精度非常精細的設備來說是非常致命的，當各元件的體積不符合設備要求時，一連串的問題也就隨之而來，例如車刀的切削角度會發生偏移、絲杠的軸心線會發生傾斜，零件的誤差隨之加大。

3 數控車床加工精度的提高方法

3.1 誤差補償法

我國的數控車床安裝有補償功能的設備，誤差補償法則是利用該設備對已經設定好的坐標方案和程序進行補償，將已經偏移的運作程序拉回正軌。這種方法最大的優勢是成本低，用一種低成本的方法實現利潤的最大化。有些數控車床采用的是半閉環伺候服務系統，這種系統容易使車床的定位精度受到反向偏差的影響，從而影響零件的精密程度。當出現這種現象時，可以采用誤差補償法來進行補償，減少誤差。

3.2 編程法

在設備低速單向定位到達插補起始點的情況下，編程法可以進行插補加工，插補加工就是當設備在運轉過程中發生正向偏差時，進行反向間隙插補還原偏差，將機器的運轉系統補回正軌。一般車床可以多設立幾個地址儲存系統，用來儲存各軸的反向間隙值。當車床的指令發生不正常變動時，各軸的反向間隙值會儲存進存儲系統中，數控車床的數控系統去讀取各存儲系統中的反向間隙值，繼而系統運用編程法進行正向的修正，從而去消除反向偏差，降低對加工精度的影響。

3.3 誤差防止法

誤差防止法就是提前將各種誤差進行消除處理，即在各元件的生產制造過程中和組裝過程中消除可能會出現的誤差，這就要追溯到數控車床的生產廠家了，管理人員必須負起責任，對每一個零部件都要嚴把質量關，本著高質量、高精度的生產原則，在組裝的過程中要嚴格按照事先設定好的步驟，一件一件地以垛疊的形式進行組裝，只有這樣，才能有效確保產品高質量化。再就是考慮到生產車間的溫度問題，車間管理人員要控制好車間的溫度，優化整個加工生產環境，盡量使溫度保持在一個線上，避免過高或過低，因為設備會熱脹冷縮，溫度過低也會對設備造成不良影響。對溫度的變化要有有效的改善措施，有些溫度的升高是無法避免的，例如摩擦熱等，當這些現象出現時，工作人員必須在第一時間對其進行改善，將影響因素降到最小，提升產品加工質量和效率。但是誤差防止法有很明顯的缺點，一是利潤太大，工廠要在前期做很多的預防工作，加大了機械工廠的成本投入;二是上限太低，也就是當精度達到一定的程度后，再想有所提高是非常困難的。所以，單純使用誤差防止法并不是上上之策，工程管理人員可以將此方法與其他方法結合在一起。

3.4 提高導軌的幾何精度

數控車床的切削速度非常快，切削速度越快對導軌的穩定性和精度要求就越高，這就非常考驗導軌的幾何精度，倘若其不達標，是無法支撐數控車床的車刀進行快速切削的。首先，可以將導軌整體磨滑，極大地減小車刀切削的阻力。其次，保證導軌的硬度，用鋼釘將導軌牢牢地固定在導軌基座上，然后在導軌和導軌基座之間用填充物填實，以此確保導軌的穩定性。

4 結語

總之，數控車床在當今的工業制造中占有重要的地位，它對工業制造的影響是巨大的，而在加工的過程，總會有各種各樣的因素在影響產品的精度，機械加工廠想要保障自己產品的高質量和高精度，就必須不斷改進自己的技術，緊跟科技的步伐，適應社會的發展，及時認識到自己的不足并進行改正，對于已經出現的差錯，要及時進行補救，同時，進行設備的日常檢修，盡量減少在加工產品的各個環節內出現差錯，最大限度地降低不良因素的影響。

參 考 文 獻

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