經(jīng)濟型數(shù)控機床加工中誤差來源分析及其對策

摘要：經(jīng)濟型數(shù)控機床不僅具有較高的性價比，而且維修方便，在舊設(shè)備的改造中應用較為廣泛，在零件自動化加工方面具有突出的優(yōu)勢，同時，由于國內(nèi)對于經(jīng)濟型數(shù)控機床使用效能的提升以及對自動化機床的需求，使得相關(guān)技術(shù)人員對于經(jīng)濟型數(shù)控機床的研究逐漸增多。出于這一方面的考慮，本文主要對經(jīng)濟型數(shù)控機床加工中的誤差來源進行分析，并探尋解決對策，以供參考。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟型數(shù)控機床;加工;誤差;預防方法

1機械部分誤差來源和對策分析

任何機床的驅(qū)動坐標軸在移動和停止時，都要經(jīng)歷一個升、降速過程。在高檔數(shù)控機床中，由于有液壓驅(qū)動和鎖緊系統(tǒng)，其升、降速率可以在很短的時間內(nèi)完成，而經(jīng)濟型數(shù)控機床由于沒有液壓驅(qū)動和鎖緊系統(tǒng)，則升、降速率在一定的時間內(nèi)才能完成。這種傳動系統(tǒng)的滯后（即慣性）、停頓在加工內(nèi)槽型面等輪廓中，當零件輪廓有拐角時，刀具容易產(chǎn)生超程而導致加工誤差。所以在編程時，需要注意在靠近拐角時對進給速度進行降低，待拐角運行結(jié)束之后再進行速度的提升。數(shù)控機床傳動副中的齒輪、軸和傳動絲杠有反轉(zhuǎn)間隙，在工作臺處于反向運動工作狀態(tài)下時，由于受到存在間隙的影響，會導致出現(xiàn)諸如工作臺停止運作、電動機走空等問題發(fā)生，繼而導致數(shù)控機床運作誤差的產(chǎn)生。針對上述問題，可以采用以下預防措施：對運動所產(chǎn)生的反向間隙，在開環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)中進行間隙值的測量，將所測得的數(shù)據(jù)作為參數(shù)進行控制系統(tǒng)的輸入，使之成為反向間隙補償值，從而在機床出現(xiàn)反向運動時及時進行補償。

2進給誤差來源和對策分析

數(shù)控機床與傳動鏈這兩個內(nèi)容間所產(chǎn)生的誤差稱之為進給誤差。此類誤差來源有：長時間的積累，導致滾珠絲杠不再具有較好的準確程度，慢慢地加大螺距誤差;在長時間處于使用運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會使得滾珠絲杠以及螺母支架承受一定的負載以及熱能，久而久之便會導致變形問題的發(fā)生，繼而出現(xiàn)誤差。想要盡可能的減小這種誤差，縮小差距，可以從兩方面著手：第一，對于開環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)而言，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對累計產(chǎn)生的螺距誤差進行控制，做好修改和補償工作。所以，一定要采用有效對策使用數(shù)控系統(tǒng)對軸運動實施管理，將差值自動考慮在內(nèi)，并且采取科學的方式進行補償處理;第二，針對機械傳動鏈受到外力影響而導致的受熱問題，引發(fā)的誤差，在避免過程中要增大傳動鏈的剛性特征，也可以減小他們之間的摩擦力，進而避免誤差存在。

3系統(tǒng)故障和參數(shù)不當設(shè)置的誤差及對策分析

當前，社會對機械產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)、精度及品種、生產(chǎn)效率等的要求越來越高，同時對于機械產(chǎn)品的單件以及中小批量產(chǎn)品的需求越來越大。隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，傳統(tǒng)通用機床或者專用機床已不再適用于現(xiàn)代化、高效化產(chǎn)品生產(chǎn)加工的需求。數(shù)控機床是傳統(tǒng)機械加工技術(shù)與電子信息技術(shù)相結(jié)合而衍生出的產(chǎn)物，充分將計算機、光電、精密機械等多種學科技術(shù)集為一身，可用來高效解決精密、復雜的零件加工問題，適用于各類機械產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需求。數(shù)控機床以其柔性高、精度強、效率大等特點，已在機械制造業(yè)中獲得了普遍應用。但是如果想使其作用最大化地發(fā)揮出來，重點在于編程，根據(jù)不同零件所對應的特點以及精度要求，進行科學、合理及高效加工程序的編程。編程參數(shù)設(shè)置不當或者是系統(tǒng)出現(xiàn)故障，是導致目前經(jīng)濟型數(shù)控機床出現(xiàn)加工誤差的主要原因，總體歸納來說，一般有以下幾種具體表現(xiàn)：

3.1電纜連接不良當

連接電纜系統(tǒng)、驅(qū)動機及步進電機的電纜沒有被有效連接時，將會對系統(tǒng)脈沖指令的準確度產(chǎn)生最為直接的影響，進而使電機發(fā)生較大的失步誤差。該類誤差表現(xiàn)出斷斷續(xù)續(xù)的特點，而如果發(fā)生了時有時無的加工誤差，則要對電纜接頭做好全面仔細的檢查，降低電纜連接不良所導致的加工誤差。

3.2脈沖編碼器的故障

當主軸和進給需聯(lián)動或者進行螺紋加工處理時，脈沖編碼器會發(fā)出相應的執(zhí)行脈沖指令，同時作用于進給電機。同時，如果主空軸好編碼器之間的連接狀態(tài)不好，或者是編碼器編碼盤有損壞的問題，就會直接影響到脈沖指令的產(chǎn)生，而不正常脈沖指令所造成的直接后果便是發(fā)生亂牙等誤差情況。為了預防這一誤差的發(fā)生，可針對性地做編碼器完善工作，認真檢查其連接的有效性和安全性，排除由于該類原因所導致的誤差。

3.3工作環(huán)境溫度高

數(shù)控系統(tǒng)以及電機驅(qū)動放大器均屬于畏熱性的電子產(chǎn)品，其對所處的工作環(huán)境溫度要求較為嚴苛，而且通常都需要輔以風扇來做隨時隨地的降溫處理。如果風扇由于故障問題而不能工作，或者是其他原因?qū)е码姍C的驅(qū)動器、系統(tǒng)所處的工作環(huán)境溫度過高，均會對機床的正常運行產(chǎn)生影響，甚至導致機床運行誤差的發(fā)生。一般此類誤差會隨著工作時間的延長而表現(xiàn)得越來越明顯，但將機床停運一段時間之后再運行，加工誤差又會有所減小。借此可以判斷這類誤差的來源，選擇相應的方法進行預防，比如說維修散熱電扇、保持周圍環(huán)境較低的溫度等。

3.4參數(shù)設(shè)置不當

如果一些數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了設(shè)置不當?shù)膯栴}，就會直接導致發(fā)生加工誤差。具體來說，例如進行GOO指令設(shè)置時，若將其所對應的速度參數(shù)設(shè)置過高，將會導致電機在停運時產(chǎn)生更大的誤差。再像是編碼器波特率參數(shù)如果做了不當?shù)脑O(shè)置，會使螺紋在加工的一系列過程中發(fā)生螺紋誤差現(xiàn)象。為有效避免此類誤差出現(xiàn)，需要對參數(shù)設(shè)置進行嚴格的審核，在最大程度上將誤差的發(fā)生控制到最低。

4結(jié)語

總之，由于我國科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，國家制造業(yè)迅猛前進，數(shù)控機床加工形勢也出現(xiàn)了多樣化趨勢。經(jīng)濟型數(shù)控機床是現(xiàn)階段較新的技術(shù)手段，它在使用中對技術(shù)要求嚴格，復雜度高。想要提升我國的數(shù)控加工水平，就一定要找準誤差來源，分析誤差存在的原因，然后結(jié)合機械運作的實際情況，通過日常改造、減小進給誤差以及編程誤差等方式完善對策。通過經(jīng)驗歸納以及分析，希望能對數(shù)控機床的制造、使用以及維護起到積極的促進作用，減少數(shù)控機床誤差發(fā)生率，促進經(jīng)濟型數(shù)控機床的優(yōu)勢充分發(fā)揮，必將使其迅猛發(fā)展，并有極為廣闊的應用前景。

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（作者單位：巨輪智能裝備股份有限公司）

作者簡介：邵為峰（1981.10-），男，廣東揭陽人，漢族，本科，數(shù)控編程技師，研究方向：經(jīng)濟型數(shù)控機床加工。