數控車床加工精度提升方法探索

李紹友

(湖南化工職業技術學院，湖南 株洲 412000)

1 數控車床技術簡介與發展現狀評析

我國對于數控車床的研究始于20世紀后期，經歷了漫長的發展與提升后，如今的數控車床已經廣泛應用于各個加工企業，為我國工業生產提供了許多便利。最普遍的臥式數控機床具有價格實惠、生產成本低、效率高于人工等諸多優點，但目前仍然存在一些不足，例如加工精度有待提升。這其中有許多原因，例如我國數控機床技術起步較晚、技術上仍然落后于世界頂尖水平，自主創新能力較弱，另外在工業生產中缺乏高精尖技術人才，普通操作員在使用數控機床的過程中存在許多問題，無法發揮其真正作用，導致問題頻出、加工精度低等[1]。

2 提升硬件設施

數控車床的機械結構和加工中心的機械結構示意圖如下：

要想提升數控車床的加工精度，首先要從硬件著手，按照加工要求的精度標準對其作出調整和校對，先對數控車床加工零件的過程進行全方位監控，觀察主軸、鑲條、機床操縱臺等的運轉有無問題，同時觀察機床的定位精度是否準確，是否存在方向偏差等影響零件精度的問題，如有，應當及時調整，對機械精密度進行修正，并優化數字控制。另外，還需要考慮機床產生的電子脈沖是否會影響磁場，使得滾珠絲杠的移動路徑受到些許影響，進而產生加工誤差；對于各個傳動結構的配合過程，也要注意檢查，若存在傳動間隙，還應當及時完成修正。此外，還需加強對設備的管理，定期檢修維護，不能等設備出現較大問題、影響生產時亡羊補牢；當車床中有零件損壞時，應當及時采用和各零件進行替換，或是盡可能使用原裝零件，不可貪圖蠅頭小利，敷衍應付，否則可能會嚴重損壞機床內部結構，大大降低加工精度。

3 PLC智能芯片在數控機床中的應用

3.1 PLC智能芯片的起源與發展

PLC控制系統最初誕生于20世紀60年代，當時它是一種即時系統，專為工業生產而誕生，其結構類似微電腦，具備比較基礎的部件，但又與電腦存在很大差異。此后，汽車制造業率先引入PLC控制系統，通過提升零件的精度與性能，使得汽車的質量大幅提高，為汽車制造業帶來福音。之后數年內，該項技術以令人意想不到的速度發展，并迅速風靡全球，在它誕生后幾年內，世界范圍PLC控制器的數量以每年20%～30%的速率增長，市場之巨大令人驚嘆。近年來，其在發達國家的市場趨近飽和，因而增長速度大大減緩，但在以我國為代表的發展中國家仍然保持著迅猛的增長勢頭，尤其是在制造業中，在新世紀智能化與自動化生產概念深入人心，工業生產方式發生了許多重大變革，于是有人創造性地提出自動監控系統構想，將PLC控制系統應用于數控機床，以實現自動化生產和高精度生產的目的[2]。其在數控機床中應用時的內部結構示意圖如下：

圖1

3.2 組成結構

在數控機床的操縱過程中，需要處理的數據信息大體分為兩種類型，第一種是用于各個部分按照坐標軸運行的連續數字信息，它們可以由數控機床中原本就具有的控制系統來完成，而另一種信息則是控制刀具更換、主軸運動、零件裝卸等活動的零散信息，PLC對這些數據作出收集、響應，以控制機床自動運轉。

4 特點與優勢

4.1 抗干擾能力強

隨著信息技術的發展，目前生產工廠中引進了大量電子設備，它們都是用電磁波進行信息傳遞，根據波的特質，它們之間會相互干擾，尤其是波長相同時，會嚴重擾亂彼此，造成波攜帶的信息丟失、篡改等，但PLC芯片具有極為強大的抗干擾能力，幾乎在任何一家存放著大量電子設備的工廠都能正常運作。此外，在數控機床進行切割等工作時，也會對磁場等外界條件產生影響，PLC芯片也不會受此影響而失靈，或者降低靈敏度。

4.2 配套齊全，功能完善，適用性強

相較于其它電子技術而言，PLC芯片的歷史已稱得上悠久，經歷了漫長發展過程后，它已經逐漸滲入到工業生產和自動控制的各個領域，為滿足不同消費者的需求，衍生出許多種類和型號，無論是大型機械設備，還是電子手表，都有相應提及的PLC芯片可供選擇，這就意味著如今能夠用于數控機床的芯片已經足夠完善。另外，經過漫長的發展，PLC的功能愈發強大和完善，如今它已經能夠在很短時間內處理龐大的數據，在數控領域發揮了巨大作用，完全可以應對數控機床運作時產生的數據變化。

4.3 界面簡潔，容易學會

PLC的適用人群十分廣泛，在許多工廠中，負責數控機床操作的人員并非高學歷、高水平的專業人員，他們本身的知識水平十分有限，無法應對過于復雜的操作系統，而PLC的界面簡潔易懂，沒有過多贅余的功能，調整零件尺寸和加工路徑時十分方便，容易控制精度，簡單易學，IT知識薄弱的操作員也能夠很快學會使用方法，此外，其編程語言也較為簡練，更容易被接受。

4.4 體積小，重量輕，能耗低

PLC智能芯片正在向著微型化發展，應用于數控車床的產品已經出現尺寸小于10cm的型號，能耗極低，抗高溫、抗粉塵、抗靜電性能都十分強悍，很容易適應在數控機床內部的工作環境，不會占據太大空間，也不容易被環境干擾，因而它是數控機床中的理想控制裝置。

5 數據庫技術在數控機床中的應用

5.1 能夠處理大量數據

大數據指的是通過各種形式和來源收集到的龐大數據組，其和新聞一樣具有時效性和實時性。在數控機床的工作過程中，會涉及大量數據，例如零件的各方面尺寸數據、滾珠絲杠的移動路徑等，每一個不同型號的零件，都會有數據方面的差異，利用數據庫技術可以將其進行分類整理和儲存，防止數據混淆，避免出現加工誤差。

5.2 能夠長時間保存數據

基于ORACLE的數據庫技術具有強大的儲存功能，過去的數控機床管理系統，可能由于空間不足而每過一段時間便自動進行舊數據清理，以騰出一定的空間，但基于ORACLE的數據庫技術能夠長時間甚至永久保存數據，只要不人為進行刪除，哪怕經過數年，也能夠從中調取所需數據，并且不會因為儲存數據量的增加而減緩運行速度。也就是說，每種特定型號的零件只需錄入一次數據，第二次只需調取數據，節省大量計算數據和規劃加工路徑、流程的時間。

5.3 數據的共享性

在使用數控機床加工零件時，可通過調取、分享不同零件的數據，實現多臺機床共同完成工作，或者轉移加工陣地，而基于ORACLE的數據庫技術能夠實現平臺數據的共享，在調取資料時可直接由網絡平臺發送，不必派遣專人進行數據核實，大大提高了數據的傳輸效率。

6 結束語

隨著經濟和科技的不斷發展，各行各業的自動化程度必然會逐步提升，人類將會從繁重的勞動中解放出來，只需對各種器械進行監管和控制，就能實現工業生產加工。但隨著社會的發展，人們對于零件精度的要求逐漸提升，因此，廠家必須想方設法提高數控機床的加工精度，從硬件和軟件兩方面作出整改，減小誤差，杜絕失誤，為我國工業發展奠定良好的基礎。