淺談數控加工精度的提高

陳 祥

（江蘇省高淳中等專業學校 江蘇 南京 211300）

1 引言

隨著社會經濟的發展，科學技術水平不斷提升，對零部件的加工精度要求越來越高，這就需要我們加強對加工過程的完善，保證零件加工的精度。隨著數控加工技術的應用，在很大程度上提高了零件的加工精度，但并不能做到完全無誤差，那么如何提高加工精度、提升生產效率，本文結合數控機床的加工，從以下幾個方面進行探討，從而保證在加工過程中精度達到規定要求。

2 機床控制方式

（1）開環控制：這種數控機床不自帶檢測系統，沒有反饋裝置，使用步進電動機進行驅動。

（2）半閉環控制：該種數控機床在伺服機構中裝有角位移檢查裝置，通過檢測伺服機構的滾珠絲桿轉角間接測量移動部件的位移，然后反饋到數控系統裝置中，與輸入原指令位移值進行比較，用比較后的差值進行控制，以彌補移動部件位移，直至差值消除為止。

（3）閉環控制：該種數控系統機床的移動部件位置上直接裝有直線位置檢測裝置，將檢測到的實際位移反饋到數控裝置中，與輸人的原指令位移值進行比較，用比較后的差值控制移動部件作補充位移，直到差值消除時才停止，達到精度要求。

開環控制，加工精度最低；半閉環控制，角位移反饋到數控系統，精度比較高；閉環控制，光柵尺將直線位移反饋到數控系統，精度最高。選擇不同，加工的零件的精度也不同[1]。

3 數控加工工藝制定

數控加工工藝就是根據零件加工圖紙及工件的要求，確定零件的裝夾方式、加工路線及編制數控加工程序，并將程序輸入到數控機床，通過控制數控機床中刀具與工件的相對運動，最終完成零件加工的過程。

數控加工工藝是零件加工中數控程序編制時最重要而又非常復雜的一個環節，同時是設計數控加工工藝方案的核心工作，必須在制定數控加工方案前完成。一個合格的零件加工工藝必須全面地體現影響數控加工的每個環節，這樣才能避免因工藝方案考慮不周全而造成零件加工的不合格，造成人力、物力、財力等資源的浪費，工藝的合理與否直接關系到加工零件的精度。

工藝制定的一般原則[2]如下。

3.1 一次定位原則

數控加工就是按照圖紙將零件合格的加工出來，因此加工時的工藝必須與設計者的工藝相適應，為了保證這一原則，整個流程必須與設計高度統一，這樣才能嚴格控制加工工序。

堅持一次定位原則，不僅更加集中了加工過程，同時還縮減了加工流程，更能將誤差值縮到最小范圍內，由于這種加工精度值在每一次定位環節都會發生一定的改變,所以這種誤差值的存在將會直接導致零件加工精度下降。

3.2 循序漸進的精細化加工原則

在進行粗加工開始時，程序編制人員需要對刀具工作量按照實際進行削減，這樣就會留有充足的精加工余量，既能保證加工精度，又能提高工作效率。在后續精加工進行時，還需要對因粗加工導致的零件形狀的變形等一系列問題進行有效地解決，充分考慮這一因素后，運用精加工方法，就可以實現零件加工精度的提高。

3.3 由近及遠的原則

在進行數控加工工藝設計時，為了使每次刀具能夠發揮最大的加工效率，就需要遵循由遠及近的主體設計思路原則，這是因為在零件的加工過程中，刀具每次的位置不是固定的，只有保證刀具每次的路徑最短，才能減少加工時間，提高零件的加工效率，因此，在加工工藝設計時，合理規劃刀具移動線路及距離是至關重要的。當零件加工時，所選刀具按照最短路徑進行零件的加工，才能充分保證其加工精度。采用由近及遠的原則進行走刀，才能夠實現加工資源的合理利用，這樣不僅能夠提高工件的加工效率，同時也能夠提高零件的加工精度。

3.4 盡可能減少刀具調用次數

在零件的加工過程中，為了進一步使加工效率和加工精度得到提高，還需要在結合實際情況加工的情況下，對換刀次數及換刀時間合理安排，不僅要合理縮減換刀次數，同一把刀具的工序要進行集中統一，這樣才能使加工精度和效率得到提高，這就要求加工工藝制定人員對零件的加工進行總體把握。

4 加工刀具的選擇

數控加工是靠刀具對毛坯進行切削、磨削、鏜削、鉆削等工序的加工，最終實現零件的完整加工過程。在加工過程中，刀具的磨損、不對稱、強度等因素都會對加工零件的精度產生影響，因此，在數控加工過程中刀具的選擇也是非常重要的，需要在工藝制定的過程中按照零件的特征，對每個工序的刀具進行嚴格的確定。

數控刀具的合理選擇，直接關系到零件加工的精度合格與否，不同的加工材料，其硬度不一樣，選擇的刀具材料也就不同；在刀具選擇時，盡量選擇通用類的刀具，避免選擇專用刀具或定制類的刀具，并且要求刀具的結構性、剛性、硬度和韌性都非常好，同時要求刀具在裝夾過程中，便于快速定位。因此，對數控刀具的選擇主要從以下幾個方面進行：（1）加工材料；（2）加工深度；（3）與機床匹配度；（4）刀具規格；（5）刀具材料；（6）機床功率；（7）切削刃數；（8）刀具結構；（9）刀具標準；（10）刀具價格。

5 數控夾具的選擇

零件加工夾具是機床上用來裝夾加工零件的一種機構。其作用就是對加工零件進行定位，保證零件在加工過程中的位置不發生改變，從而確定零件與刀具的位置，夾具的可靠與否直接影響加工零件的精度，因此，數控夾具的設計和生產要符合下列原則[3]。

（1）必須滿足零件加工過程中工件定位的穩定性及可靠性。

（2）工件在裝夾具上進行加工的過程中必須要有足夠的承載和夾持力度來保證。

（3）在裝夾過程中能夠做到裝夾過程的簡單與快速。

（4）夾具上的易損零件必須是通用件，同時做到更換時能夠簡單和快速，在更換條件滿足時最好不采用其他專用工具進行。

（5）盡量避免使用專用夾具，夾具的使用最好做到更換和調整時充分保證其重復定位的可靠性。

（6）盡量避免選用結構復雜的夾具、會造成加工成本的提高。

（7）夾具的零部件最好選用通用件，損壞時可以及時購買和更換。

（8）夾具的使用必須符合國家和地區的安全法令法規。

（9）設計方案必須遵循依次優先選用原則，按照手動、氣動、液壓、伺服進行選擇。

（10）最好選用具有系列化和標準化的夾具。

6 其他因素的影響

除上述因素外，還有其他一些因素，如生產的現場環境（電磁干擾、電壓波動、粉塵影響、濕度影響、溫度影響等）、員工的操作水平（工件裝夾穩定、量具的使用規范、刀具參數合理的輸入等）、機床的設計是否合理、機床的維護保養是否得當等，這些因素都有可能影響加工過程中零件的精度。

為了避免這些因素的影響，我們要合理的安排：（1）生產環境的選擇，最好車間要安裝電磁、電壓、粉塵、濕度、溫度等監測系統，隨時了解車間的環境，機床與機床之間最好采用壕溝隔開，防止振動的影響[4]；（2）定期對員工進行技能提升的培訓，隨時了解員工的動向，避免因員工的操作而影響零件的加工精度；（3）數控機床各零部件的質量以及組裝后的精度也會對加工中的零件精度產生影響，因此，機床各零部件的選擇首先要保證其質量合格，這樣組裝之后才能保證機床的合格，同時在組裝機床時，還需要按照國家標準，通過這種方式生產出的機床才可能是合格的，才能保證加工零件的精度；（4）定期對機床進行維護和保養，檢查機床的幾何精度，如果不符合國家機床的標準要求，應及時對機床進行調整，可采用地腳螺栓或斜鐵的松緊的方法來進行調節，同時要定期對機床的電氣柜進行打掃，保證機床控制系統的靈活運轉和液壓、潤滑系統的正常工作。調整機床的定位精度，各個指定點位的誤差值可以通過激光干涉儀、高精度編碼器等測量儀器測出，通過輸入補償誤差值對機床的位置進行補償。

7 結語

綜上所述，由于數控機床具有較高的技術含量，是集機械和電氣為一體的設備，所以影響零件加工精度的因素非常多，因此必須準確找出其加工的影響因素，有針對性地采取有效措施，降低生產成本，提高加工生產效率，同時提高零件的加工精度。只有這樣，才能有效地提升我國加工制造行業的可持續發展水平，促進我國早日加入制造業強國的行列。