數(shù)控車床加工精度影響因素分析及其控制研究

摘 要：隨著我國經(jīng)濟實力的加強，科學技術(shù)的不斷提高，促使我國工業(yè)制造行業(yè)的突飛猛進。機械零部件生產(chǎn)的質(zhì)量是工業(yè)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展的重要保障，因此就要加強對其生產(chǎn)中數(shù)控車床加工精度控制的力度，這樣不僅能夠從根源上提升機械零部件的生產(chǎn)質(zhì)量，同時也能推動我國工業(yè)行業(yè)的安全發(fā)展。與此同時作為機械零部件的生產(chǎn)企業(yè)要想為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟利益，也要注重對數(shù)控車床加工精度的嚴密控制，將所用方面可能會影響數(shù)控車床加工精度的因素進行全面的、宏觀的考慮，并且采取有效的措施及時的排除不利因素的影響，從而最大限度地保障機械零部件的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;加工精度;影響因素;控制策略

在我國經(jīng)濟實力和科學技術(shù)逐漸提高的背景下，由于終端客戶對工業(yè)車床的精度和質(zhì)量的要求都在不斷地提升中，因此為了滿足廣大客戶的要求和社會現(xiàn)代化建設(shè)進步的新需求，就要在數(shù)控機床加工精度的技術(shù)上進行嚴格控制。數(shù)控機床是近些年來隨著我國科學技術(shù)的飛速提升而研究出來的先進的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，能夠高效地改善我國傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。但因其在實際生產(chǎn)的過程中會受到來自各方面的不利因素的影響，因此在精準度上還比較欠缺。為此在數(shù)控機床進行機械零部件加工的時候，在分析、總結(jié)和實踐的前提下，對影響其加工精準度的因素進行深入地研究，并采取及時的措施，確保數(shù)控機床加工的精準度。

1 ?數(shù)控車床的組成結(jié)構(gòu)和特點優(yōu)勢

1.1數(shù)控車床的組成結(jié)構(gòu)

縱觀我國的工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)的現(xiàn)狀，數(shù)控車床設(shè)備的外形龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此為了使數(shù)控車床加工極少數(shù)的精準度得到有效的、嚴格的控制，就要先對其內(nèi)部復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)進行詳細了解和明確掌握，其主要部分分為數(shù)控裝置、驅(qū)動裝置、輔助裝置以及主機等。

首先是數(shù)控裝置。其主要指的是使用硬件設(shè)備和軟件設(shè)備，專業(yè)的技術(shù)操作員工通過利用數(shù)控裝置對零部件的數(shù)字化加工程序進行數(shù)據(jù)存儲和信息輸入，從而對大量的零配件生產(chǎn)的信息數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析和統(tǒng)籌處理，進而對數(shù)控車床加工的精度進行信息化的控制和處理。

其次是驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置在數(shù)控車床加工技術(shù)的執(zhí)行中屬于比較基礎(chǔ)的組成部分，包括進給單元、主軸驅(qū)動單元以及主軸電機等部分，雖然是基礎(chǔ)組成但也是不可或缺的數(shù)控車床加工技術(shù)的重要執(zhí)行部分。

其次是輔助裝置。這部分的功能是維護數(shù)控機床設(shè)備的穩(wěn)定的、長期的運行，如果沒有輔助裝置的協(xié)助，也就是說數(shù)控車床的加工作業(yè)很難繼續(xù)，在數(shù)控機床加工的過程中，不論是冷卻環(huán)節(jié)、排屑環(huán)節(jié)還是照明環(huán)節(jié)都離不開輔助裝置的應(yīng)用。

最后也是最重要的主機裝置。其是數(shù)控車床生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)正常運行的核心保障，包括立柱、床身和其他有利于切削作業(yè)的機械部件或者零部件，是數(shù)控車床生產(chǎn)設(shè)備重中之重的組成結(jié)構(gòu)。

1.2數(shù)控車床的特點優(yōu)勢

在進行這部分論述時，著重突出信息化技術(shù)支持下的數(shù)控車床加工技術(shù)與傳統(tǒng)車床生產(chǎn)技術(shù)的對比：數(shù)控車床連動配合得比較多，這是和傳統(tǒng)車床加工技術(shù)相比最明顯的優(yōu)勢，因此在機床實際加工的過程中能夠更加的便利和高效地完成結(jié)構(gòu)繁雜的配件生產(chǎn);數(shù)控車床技術(shù)下制造地工業(yè)產(chǎn)品的精度遠高于傳統(tǒng)車床，在效率和質(zhì)量方面也是遠遠領(lǐng)先;有現(xiàn)代化信息技術(shù)的加持，使設(shè)備的自動化水平得到不斷地提高和完善，從而使人工操作的部分被大大地減少，進而降低勞動支出;在制造緊密性方面也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)車床加工技術(shù)，同時對數(shù)控設(shè)備的維護檢修有更細致的要求。因此現(xiàn)代信息化的數(shù)控車床設(shè)備要有職業(yè)素養(yǎng)高，專業(yè)能力強的人士對其進行維護檢修，在進行維護檢修作業(yè)時，要具有強烈的責任意識，才能有效的優(yōu)化和改善信息化控制程序的參數(shù)信息。

2 ?數(shù)控車床加工精度的影響因素

2.1車刀參數(shù)誤差

要說數(shù)控車床加工技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)車床加工技術(shù)，就是因為有了計算機系統(tǒng)的參與，機床操作人員可以在現(xiàn)代化計算機技術(shù)的支持下操控數(shù)控車床加工設(shè)備進行自動化生產(chǎn)、處理、加工各類型的機械零部件，只要將生產(chǎn)程序按照既定的要求提前設(shè)置好車刀就會進入自動生產(chǎn)形態(tài)，但在實際的運行中經(jīng)常會出現(xiàn)圓弧半徑的誤差，以及車刀本身產(chǎn)生偏角的現(xiàn)象，這也是導致機械零部件實際生產(chǎn)中軸線尺寸產(chǎn)生偏差的主要因素，從而使軸向尺寸隨著圓弧半徑的變化而產(chǎn)生正比例的改變，進而導致數(shù)值的偏差越來越大。要想使車刀的精準度得到有效地控制，技術(shù)人員就要注意在使用數(shù)控車床加工技術(shù)進行機械零部件的加工時軸向位移的方位和軸向尺寸之間的聯(lián)系，在結(jié)合生產(chǎn)機械零部件的實際情況的基礎(chǔ)上改善軸向位移的范圍，并有效地控制機械零配件的整個工序過程，同時將車床的生產(chǎn)程序進行編程，從而使機械零部件的加工的精度得到高效地提升。

2.2伺服系統(tǒng)的誤差

數(shù)控車床定位的準確性依靠的是滾珠絲杠技術(shù)，在其開始運行之前技術(shù)人員要對其定位進行了解和掌握。要想使?jié)L珠絲杠技術(shù)發(fā)揮其最大的效能就要充分地依托伺服系統(tǒng)進行實現(xiàn)，因此一旦伺服系統(tǒng)出現(xiàn)了運行問題或者故障，就可以直接判斷為滾珠絲杠出現(xiàn)了傳動誤差的問題，不僅會直接導致數(shù)控車床的精準定位受到影響，同時也限制了機械零部件的精準加工，從而加工出來的產(chǎn)品不符合質(zhì)量標準。在對數(shù)控車床加工的過程進行控制的時候，滾珠絲杠會被伺服電機系統(tǒng)牢牢地控制住，因此能夠在其進行正常狀態(tài)下的反方向運行時對數(shù)控車床的準確定位仍然可以提供有力的保障。但長期處于逆轉(zhuǎn)狀態(tài)必然會引起空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而在反向間隙環(huán)節(jié)產(chǎn)生嚴重的數(shù)值誤差。除此之外數(shù)控車床還會在其運行中受到外力因素的影響，而導致彈性形變，對數(shù)控車床的正常運行產(chǎn)生不利的影響。

2.3合理地選擇切削用量

切削用量主要由切削深度、進給量以及切削速度三部分構(gòu)成，三者不是固定不變的，其變性會對數(shù)控車床加工機械零部件的精度造成一定的負面影響。數(shù)控車床整體的加工過程可以分為精車床加工階段和粗車床加工階段，精車床加工階段對加工的精度有嚴格的要求，對進給量的需求不高，但需要較高的切削速度，在這個階段要科學的設(shè)置速度可調(diào)的數(shù)值范圍和背吃刀量，降低因速度控制不當而引發(fā)的數(shù)控車床加工的機械零部件的精度差的問題;而粗車床加工階段則追求生產(chǎn)的效率，因此對切削速度的要求就會更高，以超負荷的背吃刀量開展加工，雖然在加工速度方面得到了很大的提高，但當其無法承載背吃刀的負荷時，極易造成刀具損壞，從而使數(shù)控車床加工機械零部件產(chǎn)品的精度跟著下降。

3 ?數(shù)控車床加工精度的控制策略

3.1科學地運用防止誤差法

操作人員要想使數(shù)控車床加工的精度得到科學的保障，從而使各種加工環(huán)節(jié)的誤差得到有效地避免，就要在數(shù)控車床設(shè)備運行的過程中，將防止誤差法充分與之進行有機結(jié)合，加強控制各環(huán)節(jié)誤差，并做好預(yù)防工作，同時要充分的考慮數(shù)控車床實際加工運行時的優(yōu)勢和生產(chǎn)要求，對其采取針對性的預(yù)防誤差的有效手段，從而增強數(shù)控車床加工的精度。合理地運用防止誤差法可以有效地對數(shù)控車床正式開始運行之前的機械零部件的加工環(huán)境進行優(yōu)化和改善，從而使數(shù)控車床的機械零部件加工的效率和精度得到提高。防止誤差法應(yīng)用于數(shù)控車床的加工生產(chǎn)中，其唯一的劣勢在于增加了數(shù)控車床的機械零配件的生產(chǎn)成本，因此在實際的數(shù)控車床的加工過程中要將防止誤差法與其他控制方法進行聯(lián)合使用，從而達到對數(shù)控機床加工精度進行高效控制的成果。

3.2有效控制伺服系統(tǒng)的誤差

在對機械零部件進行實際的日常生產(chǎn)時，伺服系統(tǒng)運行的良好狀態(tài)是對數(shù)控車床機械設(shè)備順利運轉(zhuǎn)的強有力的保障，而其系統(tǒng)的誤差數(shù)值則直接影響著數(shù)控車床實際加工的精度。也正因為如此操作人員必須充分地意識到伺服系統(tǒng)誤差在機械零部件生產(chǎn)中的重要作用，從而采用科學的措施對其進行嚴密的控制。除此之外數(shù)控車床機械設(shè)備的設(shè)計人員在對其進行設(shè)計時，在對其主要的驅(qū)動裝置進行選擇時，要優(yōu)先考慮其動態(tài)效能，只有這樣才能增強伺服系統(tǒng)的抗負荷性。技術(shù)人員在將伺服裝置完整的融合進數(shù)控車床的設(shè)計中之后，才可以對后續(xù)的參數(shù)信息等進行有效的控制。

3.3提升數(shù)控車床的整體設(shè)計

數(shù)控車床改善設(shè)計的程度直接和各加工環(huán)節(jié)中零部件的生產(chǎn)情況掛鉤，因此要想使數(shù)控車床加工技術(shù)在整個機械零配件的生產(chǎn)過程中的作用得到最大限度地發(fā)揮，就要在創(chuàng)新思想的影響下對各個加工環(huán)節(jié)進行改善、更新先進的設(shè)備部件、優(yōu)化主機的構(gòu)造等方面進行嚴格的控制。即可以使數(shù)控車床的自動運行的成效得以延續(xù)，使數(shù)控車床的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)得到保障，又能充分地發(fā)揮數(shù)控車床的自動化作用，減少人工的參與，從而有效地降低加工企業(yè)的成本投資。除此之外在對車床進行優(yōu)化時，要充分的考慮變形應(yīng)力的影響，只有使其處于平均分配的狀態(tài)才能有效地避免加工設(shè)備因外力影響而導致的變形現(xiàn)象，同時降低堅固度較弱的環(huán)節(jié)出現(xiàn)被損壞問題的概率。在對數(shù)控車床的整體設(shè)計進行改善和提升時，可以從改善熱態(tài)性能、使用結(jié)構(gòu)材料、調(diào)整中心高度等方面進行。在我國目前數(shù)控車床的整體發(fā)展現(xiàn)狀來看，尚有需要相關(guān)技術(shù)人員對其深入挖掘和探究的空間和價值。

3.4編程法提升加工精度

在對數(shù)控車床進行機械零部件加工時，為了使緩速的單向確定點回到最早點的狀態(tài)，技術(shù)人員可以利用編程技術(shù)對數(shù)控車床進行插補作業(yè)，編程法的作用就是當數(shù)控車床加工設(shè)備在正常工作的狀態(tài)下產(chǎn)生的正向偏差的時候?qū)ο到y(tǒng)進行反方向的間歇性插補，以便將偏差數(shù)據(jù)進行糾正還原，達到系統(tǒng)補正的目的。在開展數(shù)控車床加工作業(yè)時，還可以采用另外一種有效地解決方法，即將信息化控制系統(tǒng)在幾個地址中都進行儲存，但要把反方向的間歇性插補的數(shù)值信息存儲在各個軸中，這樣的益處就是當在數(shù)控車床加工機械零部件的時候，一旦系統(tǒng)的加工指令方面產(chǎn)生異變，則反方向的間歇性插補數(shù)值就會自動轉(zhuǎn)存至控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)自行對修補數(shù)據(jù)進行讀取，而后在中央處理器的指令下完成自我修補、更正，從而達到自動清除偏差的效果，這就是編程法應(yīng)用于數(shù)控車床加工中控制加精度的真正意義。

3.5定期維護檢修設(shè)備

數(shù)控車床從其本質(zhì)上講還是隸屬于機械設(shè)備中的一種，不論加工技術(shù)怎樣的精密，在其進入工作狀態(tài)后都會或多或少地的出現(xiàn)問題或者故障，會對正常的機械零部件的加工任務(wù)造成不利的影響，同時會還會導致加工產(chǎn)品的精度無法得到有效地保障。因此為了使機械加工企業(yè)的利益得到最大限度地保障，就要力保數(shù)控車床加工系統(tǒng)的長期的、正常的運行狀態(tài)，因此就要有專業(yè)的技術(shù)人員對系統(tǒng)和設(shè)備進行定期的維護和檢修。一方面技術(shù)人員要結(jié)合按照既定的維護檢修的規(guī)范、制度、要求等，以及設(shè)備實際的使用狀況，對其制定詳細的維護檢修計劃，可以具體到每天每年，在每次例行維護檢修工作完成之后還要及時填寫檢修報告，并需要責任人簽字，以便追責到人的制度徹底的落實。另一方面還需要操作人員配合技術(shù)人員一起對設(shè)備進行維護，要求在此期間操作人員的實操過程也必須嚴格按照相關(guān)的規(guī)范和流程作業(yè)，以便保證數(shù)控車床設(shè)備不會受到額外的損壞。

3.6增強幾何精度控制管理

通過對數(shù)控車床加工過程的細節(jié)的控制和管理的力度的增強而實現(xiàn)對其加工精度的控制。在數(shù)控車床加工系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的過程中，要對切削速度進行嚴格的控制，以此來實現(xiàn)預(yù)定的加工機械零部件的精度標準。因此切削速度不可長期處于快速運行狀態(tài)，將偏振的影響降到最低，保證數(shù)控車床加工系統(tǒng)運行精度。在系統(tǒng)正常運行設(shè)備穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，充分地應(yīng)用滾動形式的鋼制軌道，從而保證切削過程的順利開展，并結(jié)合軌道的鋼硬度的實際情況，將軌道的穩(wěn)定性進一步加強，保證數(shù)控車床在軌道上滑動作業(yè)的流暢性和穩(wěn)定性。在對數(shù)控車床的機械設(shè)備設(shè)計伊始，要對軌道進行鞏固處理，使其位置要始終保持在水平線上，降低基座和軌道之間的縫隙數(shù)值，一旦發(fā)現(xiàn)縫隙的存在，則必須及時采取相應(yīng)的措施進行填補，從而使數(shù)控車床加工設(shè)備設(shè)計的合理性得到有效地保障，進而維持切削速度的平穩(wěn)，有效提高加工的精度和減少問題或者故障發(fā)生的概率。

3.7控制和管理刀補

按照數(shù)控車床加工設(shè)備中的對刀方式的差異，主要可以分為機械內(nèi)部和外部兩種類型，外部對刀可以通過刀具預(yù)調(diào)儀進行對刀，同時還可以利用試切法進行對刀。如果存在加工設(shè)備設(shè)計尚不成熟，就要立即對斷面的核心區(qū)域進行明確，并將其看作核心的對刀點，以此為依據(jù)對對刀點的范圍進行確認，而后進行適當?shù)摹⒑侠淼囊?guī)劃，保證數(shù)控車床在滑行回起始點的位置時，依然能夠開展正常的對刀處理。在數(shù)控車床加工的過程中機械零部件在與刀具發(fā)生有效接觸的時候，要及時進行測量處理。并將刀補數(shù)值進行詳細的、真實的記錄，當各軸作業(yè)任務(wù)順利完成之后，可以應(yīng)用試切法繼續(xù)后續(xù)的對刀作業(yè)，已達到數(shù)控車床加工精度的強化控制管理。

3.8科學調(diào)試控制

在基礎(chǔ)的對刀作業(yè)完成之后，還要對系統(tǒng)調(diào)試的進展進行重點關(guān)注，在對機械零部件開始實施加工作業(yè)之前，要將系統(tǒng)調(diào)試的環(huán)節(jié)進行嚴密的梳理，以便后續(xù)的調(diào)試工作的開展。要想使刀具位置得到進一步合理地設(shè)置和調(diào)整，可以通過對加工過程開展的模擬作業(yè)，并利用其中的坐標軸對刀具進一步優(yōu)化，進而達到精準定位的目的。在開展實踐模擬的時候，要對數(shù)控車床加工機械零部件的每一道工序都要進行詳細地檢測，制定排除相應(yīng)的問題或者事故的應(yīng)急預(yù)案，確保科學調(diào)試的有效性。

結(jié)束語：

在經(jīng)濟和科學技術(shù)共同不斷發(fā)展的新時代的背景下，數(shù)控車床生產(chǎn)技術(shù)融合了工業(yè)技術(shù)和計算機技術(shù)的優(yōu)勢，相比較之下以往老舊的工業(yè)機床的生產(chǎn)技術(shù)和模式逐漸地退出工業(yè)發(fā)展的舞臺。隨著數(shù)控車床加工技術(shù)的不斷提升，雖然其在加工精準度的控制上有了質(zhì)的飛躍，但由于數(shù)控機床隸屬于工業(yè)機械的一種，仍然有人工參與操作的環(huán)節(jié)，因此不可避免地會受到某些因素的影響，從而不利于車床生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益的增長。那么就需要有專業(yè)的技術(shù)研發(fā)人員對影響數(shù)控機床加工精度的因素進行進一步的深入研究，并有針對性地應(yīng)用科學的措施改善數(shù)控機床的生產(chǎn)精度，促進我國工業(yè)機床生產(chǎn)行業(yè)的持久發(fā)展。除此之外，也要對人工操作的重要性進行重點關(guān)注，機床企業(yè)內(nèi)部的員工是保障企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展順利進行的基礎(chǔ)，同時也是最重要的組成部分之一，企業(yè)內(nèi)的所有的機床生產(chǎn)的活動都離不開員工綜合素質(zhì)和職業(yè)技能的支撐，所以機床生產(chǎn)企業(yè)要加強對員工定期培訓的力度和強度，提升員工工業(yè)數(shù)控生產(chǎn)的技能水平，從而助力企業(yè)的快速的、穩(wěn)定的發(fā)展，進而為社會各行業(yè)提供質(zhì)優(yōu)精準的工業(yè)產(chǎn)品，有利于推動我國數(shù)控車床生產(chǎn)行業(yè)持續(xù)的、健康的發(fā)展。

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作者簡介：

田龍（1988.3.23—），男，遼寧省錦州市，本科，中級工程師，研究方向：機械設(shè)計制造及自動化。