影響數控車床加工精度因素與控制策略微探

王新峰

摘要：數控車床是零件加工的重要設備，可以在很大程度上提高零件生產效率，但在實際加工過程中，很容易引起零件加工精度問題。基于此，本文先從伺服系統、刀具參數、加工程序等方面論述影響數控車床加工精度的主要因素，再從彌補伺服系統誤差、提高車床的性能、運用編程法進行修正等方面分析數控車床加工精度控制策略的優化方法，從而提高數控車床的加工精度。

關鍵詞：數控車床;加工精度;逼近誤差;誤差補償

0 ?引言

數控車床是實現自動化加工的重要手段，可以通過編程的方式對零件進行加工，具有極高的生產效率。然而，一旦生產過程變得復雜化，零件的加工就會產生較大的誤差，對零件的成品效果造成極大的影響，因此，需要采取有效的控制手段，對數控車床加工精度控制策略進行優化。

1 ?影響數控車床加工精度的主要因素

1.1 伺服系統

數控車床的控制過程較為復雜，需要通過伺服系統才能實現有效的控制，實現零件的加工過程。伺服系統是一種反饋控制系統，能夠有效地追蹤目標零件，對其進行控制，從而完成零件自動化加工的過程。在數控車床加工過程中，通常會使用半閉環型伺服系統，這會導致伺服電機在轉動過程中出現倒轉現象，形成非常明顯的空轉，導致零件在傳送過程中產生較大的偏移，進而使零件的加工過程產生較大的誤差。零件在加工過程中會受到許多外力的影響，例如：零件在數控車床在運行過程中，會讓零件受到一定的外力作用，零件在加工過程中極易發生形變，產生大量的彈性間隙，從而對零件的精度造成影響。在數據車床加工的過程中，需要對方向間隙引起足夠的重視，因為同一方向上的誤差存在疊加的可能，會讓誤差的產生趨勢逐漸增大，對數控車床加工精度的影響極大[1]。

1.2 刀具參數

零件的加工主要是通過刀具實現的，需要通過刀具對零件進行打磨、轉孔等進行一系列的處理。數控車床刀具運轉過程中，受到刀尖圓弧和車刀主偏角等因素的影響，零件加工過程中會形成一定的偏差，隨著加工過程的進行，主偏角將會越來越大，進而導致零件的誤差逐漸增大。因此，在數控車床加工的過程中，需要合理地使用刀具，選擇合適的刀具加工參數，從而提高數控車床的零件加工性能，有效地降低刀具位移或旋轉過程中產生的偏差，提高數控機床的加工精度。

1.3 逼近誤差

逼近誤差是由零件輪廓編程產生的，是一種無法避免的誤差，通常采取誤差的手段進行解決。在零件的加工過程中，需要采用線性分割的方法對零件進行處理，尤其是在不規則零件的處理上，刀具很難按照預定的軌跡對零件進行加工，使刀具的加工軌跡較為模糊，對于零件的細節部分很難進行精加工，從而造成零件的加工誤差。

1.4 車床狀態

數控車床的運行狀態是影響數控車床加工精度的主要因素之一，通常情況下，影響車床狀態的因素如下：

第一，車床在加工過程中會產生大量的零件廢料，這些廢料將會對零件的加工過程造成一定的影響，甚至影響刀具的正常運行;

第二，電壓或電流的穩定性會影響車床的運行狀態，一旦電壓或電流發生變化，將會導致刀具加工過程中出現卡頓的現象，對零件加工的精度造成影響;

第三，一旦車床加工過程中產生電磁波，將會引起車床發生輕微的震蕩，對數控車床的精度造成一定的影響。因此，需要采取有效的手段，讓數控車床保持良好的運行狀態[2]。

1.5 加工程序

零件的加工形狀和尺寸主要是由數控機床的加工程序決定的，只有保障了加工程序的正確性，才能提高零件的加工精度，防止加工過程產生較大的誤差。在零件加工過程中，若是程序存在一定的誤差，將會在極大程度上影響零件的加工質量，甚至可能作為廢品處理，因此，在實際加工過程中，多采用自動編程的方式，從而降低人工編程出現誤差的概率。對于一些比較復雜的零件，自動編程的方式很難對零件的加工過程進行有效地編程，這主要是受到自動編程技術層面的影響，只是通過自動編程不足以處理復雜的零件，需要人為的介入，采取一定的手段，對自動編程無法處理的部分進行人工校正，彌補自動編程在技術上的不足之處，從而提高數控車床的加工精度。

2 ?數控車床加工精度控制策略的優化方法

2.1 彌補伺服系統誤差

伺服系統是在數控車床中具有關鍵性的作用，是實現零件自動化加工過程的重要基礎。在零件加工過程中，伺服系統對數控車床的精確影響較大，采取有效的措施降低伺服系統的誤差。伺服系統在控制過程中，需要對零件進行加速、恒速、減速等，零件在移動過程中，很容易產生一定的偏移造成誤差，影響零件的加工。為了解決零件移動過程中的偏移問題，可以根據零件的移動規律，對伺服系統的誤差進行彌補。例如：在零件減速過程進行控制時，可以采用加減速算法對零件的位置進行計算，對零件進行適當的跟蹤定位，提高零件移動過程中的穩定性。

在跟蹤定位的過程中，需要先找到減速點的位置，具體方法如下：

第一，可以根據升速過程的相關參數進行確定，通過對稱點來找到減速點的位置;

第二，可以通過減速時間、減速加速度等進行確定，通過合理的計算便可以確定減速點的位置。通過減速點對伺服系統的誤差進行彌補，可以有效地減少誤差。

2.2 提高車床的性能

為了提高車床刀具加工的精度，需要提高車床的性能，讓車床對零件的加工過程不會對刀具產生較大的影響。例如：可以為數控機床提供穩定的底座，使其在加工過程中不會產生晃動，讓刀具運轉更加的穩定，從而提高數控機床加工的精度。為了提高刀具加工過程中的穩定性，可以對機床的結構進行改進，采用斜床的結構，能夠有效地防止刀具加工過程中產生大幅度震動，影響加工精度。在選擇刀具時，需要選擇耐磨性良好的刀具，按照零件的規格合理地選擇刀具參數，并對刀具進行仔細的檢查，確保鋒利程度。如果發現刀具存在問題，如卷刃、斷裂等，需要對刀具進行打磨或者及時更換刀具，防止因刀具產生的精度問題。為了保障車床的加工條件一致，需要使用規格相同的刀具，實現刀具的標準化和統一化，避免因為刀具的產生誤差。對不同的零件進行加工時，車床需要進行刀具的切換，這主要是通過刀具切換裝置實現的。在該裝置中需要建立完備的刀具資料庫，對刀具的參數進行詳細的記錄，從而保障車床能夠有效地完成刀具的切換，提高零件的加工質量[3]。

2.3 采用誤差補償與防止

為了減少數控車床的逼近誤差，既可以使用誤差補償法對誤差進行補償，又可以通過誤差防止法來對誤差進行一定的預防。誤差補償法主要包含兩方面的內容：一方面需要對插補算法進行補償。通過該補償可以有效地對刀具運行軌跡進行控制，提高零件的加工精度;另一方面需要對刀具進行補償。通過刀具補償的方式讓刀位點的運動軌跡與零件的輪廓相同，讓刀具能夠更精準的進行加工。

誤差防止法是一種誤差預防措施，可以有效地避免誤差的產生，從而提高車床加工的精度。誤差防止法需要對車床的結構進行改進，在根源上消除誤差。例如：可以讓車床的床身保持水平，改變車床的剛度，對車床的結構進行合理的控制。因此，在選擇誤差消除方法時，應該先使用誤差防止法，再使用誤差補償法，將兩種方法結合使用可以有效地減少誤差，提高數控機床的加工精度。

2.4 加強車床的狀態控制

車床在對零件進行加工之前，需要對車床的運行狀態進行檢測，確保車床處于良好的運行狀態。為了讓車床具有良好的運行狀態，需要做到如下幾點：

第一，需要根據車床實際加工的結果，對車床進行動態調整，并對車床的重要結構做好養護工作，保證車床處于穩定運行的狀態;

第二，使用前要對車床做好清理工作，防止零件的廢料對加工過程造成影響，需要定期對廢料進行清理;

第三，需要注意車床的使用環境，嚴格控制粉塵的含量以及溫濕度，避免外界因素的影響;

第四，車床需要水平放置，這樣有利于傳送帶的水平傳送，并且可以保證刀具加工的精度。

以溫度對車床加工的影響為例，在對車床的狀態進行控制時，工作人員需要對車間的溫度進行控制，讓溫度穩定在一個適宜的范圍，防止高溫或低溫的產生這主要是為了防止設備出現熱脹冷縮的現象，對零件的加工精度造成影響。

此外，還有一些溫度升高現象是不可避免的，如刀具與零件之間摩擦造成的高溫，為了降低刀具和零件的溫度，可以采用淋水的方式減低溫度，防止熱脹冷縮現象的產生，從而提高車床的加工精度。

2.5 運用編程法進行修正

在對一些結構復雜或精度要求較高的零件進行加工時，需要采取自動編程與人工校驗相互結合的方式進行編程，保證車床的加工精度。人工校驗主要是通過編程法對誤差進行修正，可以有效地消除間隙誤差。編程法可以有效地實現插補加工的過程，對誤差進行彌補或還原。編程法在使用前，需要將反向間隙值編入程序中，當車床加工過程出現誤差時，系統將會調用事先存好的反向間隙值對誤差進行修正，從而提高車床的加工精度。在編程法完成后，需要做好車床的調試工作，對誤差修正的準確性進行檢驗，確保能夠真正的消除誤差。在調試過程中，需要根據車床對零件的實際加工情況對程序進行分析，科學合理地對加工的細節進行檢查，保證調試結果的準確性[4]。

綜上所述，提高數控車床加工精度對于零件加工過程非常重要，能夠有效地減少零件產生的誤差，提高零件的質量。因此，機械加工廠需要不斷地對數控車床進行優化，從多方面對誤差進行調節，提高零件的加工精度，從而讓企業更好地發展。

參考文獻：

[1]王竹葉.數控車床加工精度的影響因素與控制策略[J].南方農機，2020，51（08）：173.

[2]鄭美超，王智群.數控車床加工精度的影響因素[J].南方農機，2020，51（08）：174.

[3]陸道泉.新時期數控車床加工精度的影響因素及優化方法[J].計算機產品與流通，2020（08）：132-133.

[4]鄭坤華.數控車床加工精度的影響因素及提高方法[J].企業科技與發展，2019（10）：128-129.