數控加工中精度的控制

張芬芬

（江蘇省高淳中等專業學校 江蘇 南京 211300）

1 引言

隨著科學技術的發展，加工制造業對于零件的加工精度要求越來越高，普通的機床已不能滿足加工要求，數控機床成為主流加工設備，運用得越來越廣泛。

數控機床方便地解決了較復雜、高精密、大批量、多品種零件的加工問題，是一種高柔性的、高效能的自動化加工機床，代表現代化加工制造的先進發展方向。數控加工過程中會因為各種因素而導致加工零件的報廢，增加生產成本。因此，對數控加工過程中零件精度的控制有著重要的現實意義[1]。

2 內部因素

2.1 機床自身的精度

包括機床材料的強度、滾珠絲杠和螺母配合精度、伺服電機自身精度、檢測系統的精度及機床安裝時的水平等。

對于數控機床，精度主要分為兩種，即靜態精度和動態精度。其中靜態精度是指在數控機床不切削加工的狀態下進行檢測，其指標是機床自身的幾何精度和定位精度，這樣的精度只能體現數控機床的原始精度；動態精度實際上就是機床在切削加工過程中所測量得到的精度，該精度測量值包括了機床的初始精度值和在數控加工過程中生產場所及加工工藝影響后的精度值，包括了數控加工過程中刀具的選用、工件的裝夾、加工振動等帶來的影響。在數控機床的加工過程中不能對于數控機床的動態精度有效地控制，只能保證數控機床加工過程中的靜態精度，原始機床制造的精度、數控零件加工的精度受很多方面的因素影響。

2.2 零件的裝夾方式，也會影響工件加工精度

夾：即采用卡盤卡爪的裝夾和平口鉗的裝夾，這種裝夾方式最為常見。當夾持位置在工件不易變形處，對加工零件精度影響不是太大；但如果夾持的位置在薄壁、容易變形處，對零件加工精度影響非常大。對于加工零件精度較高的，如果有熱處理加工工序，并不能完全消除，只能減少對加工精度的影響。

壓：即使用壓板或螺釘壓緊的辦法裝夾工件，這類夾持方式也比較常見，主要是用來加工定位基準面較大的平面。這類裝夾方式的加工，要求零件的定位、壓緊處剛性比較好，不能引起加工零件的變形；這種裝夾形式需要對定位基準面、壓緊位置的選擇、零件結構鋼性等有一定的要求。

擠：即采用壓板側面逼近的方式進行裝夾零件，這種裝夾方式主要是用來加工剛性不足的板料。用墊塊四周與工件相接觸但不承受水平力的狀態下，壓緊墊塊。這時工件不受垂直方向的外力作用，此時工件處于相對自由的狀態。在這種形式下可以反復輕鏜銑兩個大面，使得加工應力得到充分的釋放，因此加工后零件的變形量就比較小，工件能夠得到較高的平面精度。

吸：即使用磁力吸盤或真空吸盤吸住工件進行裝夾工件，這種裝夾方式主要用在平面磨床上。但是這類夾持方式有一定的局限性，一是要求加工材料須呈現磁性，能夠被磁鐵吸?。欢且蠹庸ち慵傂暂^好，能夠保證較好的平面幾何精度。

粘：即使用蠟或者膠粘住工件進行裝夾工件，這種裝夾方式主要是用來加工薄壁類零件。對于薄壁類的零件，通常都是采用平口鉗夾持的方法來固定，但由于薄壁類零件在加工過程中很容易出現因夾持力過大或者因為加工過程中產生的溫度過高，都會使薄壁零件出現變形的現象，都會使加工的零件精度受到影響。所以，為了保證加工薄壁零件的質量，我們可以采取粘貼的方法進行裝夾，使薄壁零件完全地 粘貼在工作臺上，消除工件加工過程中的切削力，使得工件在加工時不會在垂直方向發生位移，就可以避免這類問題的出現，從而提高零件的加工精度[2]。

2.3 加工路線對零件精度的影響

加工路線主要指數控機床在零件加工過程中，刀具中心相對于零件運動的軌跡和方向，即刀位點在加工中的運動軌跡方向。因而加工路線的確定對數控機床的零件加工精度控制也非常重要。同時，加工路線的完整程度也同樣決定著零件加工的質量及精度的控制[3]。

2.4 操作工人的技能水平

雖然說數控加工對操作工人的技術水平要求低，但對于基本的裝夾原理和測量方法還是要精通的，這兩個方面直接關系到加工零件的質量，只有熟練掌握這兩方面的知識，才能保證裝夾的準確和測量的正確。

3 外部因素

3.1 機床所處的加工環境

溫度除了影響機床自身的精度之外，也會影響機床在車間環境下的運行，主要包括車間溫度的浮動，電動機的發熱及接卸摩擦、介質影響等問題，這些都會使機床的形態和精度受到一定程度的影響，溫度變化時容易喪失機床的調整精度，對機床自身的精度和加工零件的尺寸精度有一定的影響。此外，軸承的間隙也會隨著溫度升高而發生變化，從而影響加工零件的精度。同時，隨著溫度繼續升高而造成溫度分布不均勻的情況，使零件與零件各部分之間的相互位置關系發生變化，進而造成零部件的扭曲或移位。

3.2 振動對零件加工精度的影響

a）減少刀具的使用時間，因為振動會產生切削磨損，嚴重時會導致刀具邊緣出現裂紋現象，從而降低了刀具的使用壽命。

b）在零件加工中，振動會降低零件加工的精度，導致加工零件表面出現震紋、降低工件表面的粗糙度值。同時還有可能影響工件與刀具之間的相對位移，進而直接影響數控機床的正常加工。

c）工作環境也會因為振動而產生極大的影響，使機床操作者身心健康受到極大的影響，進而產生工作效率降低的現象。

d）振動會使機床位移部件發生松動，加快機床零部件的磨損，使得機床的原始精度降低，從而導致機床加工的零件精度得不到保障，也會使機床的使用壽命降低。

e）零件加工中的振動會降低切削速度，從而導致生產效率的低下，同時，振動也加快刀具的磨損，使得刀具的使用壽命大打折扣，降低零件的加工精度。

4 解決措施

（1）選用機床時，由于機床自身的精度也有區別，因此要根據機床的型號和精度來選擇所需機床。

1）機床的重要零部件，要選擇耐磨性較好的。

2）對于機床的反向偏差需要定期進行檢測和補償，從而避免因反向偏差而產生的誤差。

3）反向間隙誤差的補償是數控機床中反向間隙誤差影響產生的，因此在數控機床的設計之初就需要對反向間隙誤引起足夠的重視，同時采取有效的方法進行避免。但是不可能做到百分之百無間隙，因此我們通過數控機床的控制系統對反向運動直接進行誤差補償的方法解決此問題，從而減少由于方向間隙帶來的誤差，提高機床的加工零件的精度。

（2）對于裝夾方法，零件加工時可根據形狀和加工精度要求進行合理選擇。對于零件加工精度高的，必須從粗加工開始就要注意裝夾方式的選擇，否則由于裝夾應力產生的影響會一直伴隨整個零件的加工過程，最終影響零件加工精度，無論怎么處理都沒有辦法解決。

（3）嚴格遵守工藝路線制定的原則[4]

1）工序最大限度集中、一次定位的原則

2）先粗后精的原則

3）先近后遠、先面后孔的原則

4）先內后外，內外交叉原則

5）刀具最少調用次數原則

6）附件最少調用次數原則

7）走刀路線最短原則

8）程序段最少原則

9）數控加工工序和普通工序的銜接原則

10）特殊情況特殊處理的原則

（4）對操作者進行培訓，提高他們裝夾和測量的能力。

（5）對于加工環境熱源控制的方法 主要從兩方面入手：1）對于由于機床工作而產生的熱源，主要采取隔熱的方式，使產生熱源的零部件之間隔開，降低熱源的集中，從而減低溫度對零件加工精度的影響。2）對于車間內的溫度，主要采取降溫的方式，通過開空調、通風、排風的方式散熱，降低溫度對加工零件精度的影響。無論采取哪種方法，都不能完全去除溫度對加工零件精度的影響，只能是盡量減少熱變形的影響。

（6）對于震動的解決主要從兩方面：1）對于機床的安裝，尤其是高精密的機床，一定要挖減震溝，同時固定好機床與地面的位置。2）對于機床加工時的震動，可以減小背吃刀量，同時降低進給速度。

5 結語

綜上所述，在數控機床進行零件加工的整個過程當中，對于零件加工精度影響因素有很多方面，對于這些影響精度的因素需要綜合分析，從多方面加以解決，從而降低加工誤差，有效地提高零件的加工精度。