數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素及優(yōu)化策略

李寶成

摘要：先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床被應(yīng)用在制造業(yè)中，不僅能夠提高制造效率，還能保證制造質(zhì)量。雖然從整體發(fā)展情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床得到了良好的應(yīng)用，但是在具體的應(yīng)用過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的作用能否充分發(fā)揮出來(lái)在很大程度上受加工精度的影響，目前部分被應(yīng)用在制造業(yè)中的數(shù)控機(jī)床存在較為嚴(yán)重的加工精度問(wèn)題，如果不對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)有效的解決，將會(huì)嚴(yán)重影響制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。本文在具體的研究過(guò)程中從數(shù)控機(jī)床的概述入手，分析了影響數(shù)控機(jī)床精度的因素，并且根據(jù)影響因素提出了切實(shí)可行的解決策略。

Abstract： Advanced CNC machine tools are used in manufacturing， which can not only improve manufacturing efficiency， but also ensure manufacturing quality. Although from the overall development situation， CNC machine tools have been well applied， there are still some problems in the specific application process. Whether the role of CNC machine tools can be fully utilized is largely affected by machining accuracy. Some CNC machine tools currently used in manufacturing have serious machining accuracy problems. If the existing problems are not solved scientifically and effectively， they will Will seriously affect the stable development of the manufacturing industry. In the specific research process， this article starts with the overview of CNC machine tools， analyzes the factors that affect the accuracy of CNC machine tools， and proposes practical solutions based on the factors.

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;加工精度;影響因素;優(yōu)化策略

Key words： CNC machine tools;machining accuracy;influencing factors;optimization strategies

中圖分類號(hào)：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0049-02

0? 引言

數(shù)控機(jī)床被應(yīng)用在制造業(yè)中可以說(shuō)是制造業(yè)發(fā)展的一次革新。在傳統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，由于科學(xué)技術(shù)水平不高，制造業(yè)中的許多工作都需要人工來(lái)完成，這不僅會(huì)增加企業(yè)的成本投入，還無(wú)法提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)給制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了極大的便利，在保證工作效率的同時(shí)還能節(jié)約人力資源，幫助企業(yè)從中獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對(duì)于零件的精度有著越來(lái)越高的要求，為了滿足人們的需求，則需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行不斷提高。想要提供數(shù)控機(jī)床加工精度并不是一件簡(jiǎn)單的事情，影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，只有根據(jù)每種因素提出具有針對(duì)性的解決措施才能從根本上提高數(shù)控機(jī)床加工精度，相關(guān)企業(yè)才能制造出質(zhì)量更高的產(chǎn)品。

1? 數(shù)控機(jī)床的概述

1.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)? 數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)中的核心技術(shù)，如今已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。在對(duì)一些比較復(fù)雜的零件進(jìn)行加工的過(guò)程中無(wú)法通過(guò)人工的方式來(lái)完成，因此只能借助先進(jìn)的技術(shù)手段，數(shù)控機(jī)床對(duì)于制造業(yè)的發(fā)展有著極大的影響，如果能夠提高加工精度，則能推動(dòng)制造業(yè)得到更好的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由多個(gè)不同的系統(tǒng)共同組成，其中最為主要的包括：主機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控編程系統(tǒng)以及加工輔助系統(tǒng)。

主機(jī)系統(tǒng)的作用簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)工件進(jìn)行切削或者是其他方式的加工。數(shù)控系統(tǒng)可以理解為整個(gè)數(shù)控機(jī)床的控制部分，通過(guò)相應(yīng)的編程設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)整個(gè)機(jī)床進(jìn)行控制，正是因?yàn)橛袛?shù)控系統(tǒng)才能完成自動(dòng)化的操作。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)床的動(dòng)力部分，主要是為整個(gè)數(shù)控機(jī)床提供動(dòng)力，保證數(shù)控機(jī)床能夠穩(wěn)定運(yùn)行。加工輔助系統(tǒng)就是提供一些額外的加工，使得整個(gè)加工過(guò)程更加順利，同時(shí)加工出的產(chǎn)品質(zhì)量也更高。

1.2 數(shù)控機(jī)床的工作程序? 數(shù)控機(jī)床最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以減少人工操作，能夠真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。制造企業(yè)在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)制造情況來(lái)對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)。首先需要對(duì)零件的加工程序進(jìn)行編程，然后將相應(yīng)的語(yǔ)言輸入到NC裝置中，隨后經(jīng)過(guò)伺服系統(tǒng)來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最后就是對(duì)零件進(jìn)行加工。雖然數(shù)控機(jī)床的整個(gè)工作程序看上去并不復(fù)雜，但是其中有許多細(xì)小的環(huán)節(jié)都會(huì)影響最終的加工質(zhì)量。制造企業(yè)應(yīng)該做的就是保證數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行，并且在原有的基礎(chǔ)上不斷提高數(shù)控機(jī)床加工精度，這樣才能將數(shù)控機(jī)床的積極作用充分發(fā)揮出來(lái)。

2? 數(shù)控機(jī)床加工精度在工業(yè)制造中的重要性分析

數(shù)控機(jī)床具有兩大特點(diǎn)，一是穩(wěn)定性高，二是精度高，正是因?yàn)榫邆溥@兩個(gè)特點(diǎn)才能使得其被廣泛的應(yīng)用在復(fù)雜零件的加工過(guò)程中。在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中，工作人員只需要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整就能讓數(shù)控機(jī)床按照要求進(jìn)行生產(chǎn)加工。這樣的工作模式極大的節(jié)約了人力成本，同時(shí)還能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

數(shù)控機(jī)床加工精度會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，換句話說(shuō)，想要保證產(chǎn)品的質(zhì)量則必須要不斷提高加工精度。如今影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，這就要求相關(guān)工作人員需要對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行逐一解決，這樣才能保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展也必須要不斷提高數(shù)控機(jī)床加工精度，因?yàn)榧庸ぞ仍礁撸髽I(yè)所生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量也就越高，這能為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。由此可見(jiàn)，提高數(shù)控機(jī)床加工精度的重要性。

3? 數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素

3.1 編程精度? 工作人員在進(jìn)行編程的過(guò)程中，編譯原點(diǎn)的選擇以及編程處理技術(shù)都會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度產(chǎn)生影響。編程人員在進(jìn)行編程的過(guò)程中，需要對(duì)編譯原點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)的確認(rèn)，工作人員需要根據(jù)實(shí)際工作要求來(lái)對(duì)零件的形狀以及特征進(jìn)行坐標(biāo)編譯，如果在前期確定編譯原點(diǎn)的過(guò)程中存在不準(zhǔn)確的情況則會(huì)導(dǎo)致后期的整個(gè)加工程序都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。想要避免這種問(wèn)題的出現(xiàn)，則必須要對(duì)編譯原點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的確認(rèn)，在確認(rèn)完以后還要進(jìn)行反復(fù)的校對(duì)，這樣才能有效避免由于編譯原點(diǎn)不準(zhǔn)確而造成的精度誤差。除了編譯原點(diǎn)的確認(rèn)會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度產(chǎn)生影響以外，編程的處理技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，如果所選用的處理技術(shù)不夠精確，則會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中存在加工誤差，這會(huì)導(dǎo)致所生產(chǎn)出的產(chǎn)品存在不同程度的質(zhì)量問(wèn)題。從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，部分工作人員在工作的過(guò)程中沒(méi)有充分考慮工件自身的形狀和尺寸，這就直接導(dǎo)致所生產(chǎn)出的產(chǎn)品會(huì)存在加工誤差，如果情況嚴(yán)重，整個(gè)工件都會(huì)報(bào)廢。在進(jìn)行編程的過(guò)程中，對(duì)于編程人員的綜合能力有著極高的要求，編程人員必須要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這樣才能有效避免由于前期編程不當(dāng)而造成的精度問(wèn)題。

3.2 機(jī)床精度? 從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)所使用的的數(shù)控機(jī)床加工主要是利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿來(lái)對(duì)加工位置進(jìn)行控制，這樣的方式既有優(yōu)勢(shì)，但也存在一些不足。如果絲杠在傳動(dòng)的過(guò)程中存在誤差，則會(huì)直接影響機(jī)床定位的精度。這就意味著如果數(shù)控機(jī)床在工作過(guò)程中，伺服電機(jī)絲杠出現(xiàn)了反方向運(yùn)動(dòng)的情況，則會(huì)直接導(dǎo)致加工精度會(huì)受到極為嚴(yán)重的影響，而且還會(huì)出現(xiàn)數(shù)控機(jī)床空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這對(duì)整個(gè)數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響。除此之外，數(shù)控機(jī)床在工作過(guò)程中還會(huì)受到外力因素的影響，如果受到外力因素的影響，則會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形，這會(huì)在一定程度上加重?cái)?shù)控機(jī)床的誤差。數(shù)控機(jī)床在加工的過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)“讓刀”的現(xiàn)象，讓刀現(xiàn)象簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在進(jìn)行加工的過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床受到外力因素的影響導(dǎo)致幾何精度降低，這就直接導(dǎo)致所加工出的零件精度無(wú)法滿足實(shí)際要求，該種問(wèn)題是數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中最為常見(jiàn)的一種問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床之所以會(huì)出現(xiàn)幾何誤差，主要是由于機(jī)床的導(dǎo)軌和機(jī)床底座所造成的，工作人員如果在前期沒(méi)有對(duì)機(jī)床進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)床在工作的過(guò)程中出現(xiàn)自重增加的情況，這樣就會(huì)影響所生產(chǎn)出零件的精度。

3.3 刀具參數(shù)? 數(shù)控機(jī)床在工作的過(guò)程中，車刀尖、圓弧半徑、車刀刀間距等因素都會(huì)影響數(shù)控機(jī)床加工精度，這些因素會(huì)使得生產(chǎn)出的產(chǎn)品出現(xiàn)不同程度的粗糙問(wèn)題，不僅如此，還會(huì)影響刀具的使用壽命。如果在加工過(guò)程中主偏角較大，則會(huì)影響加工精度。在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證參數(shù)的準(zhǔn)確度，將“引刀而異”的思想理念應(yīng)用在工作過(guò)程中。

4? 提高數(shù)控機(jī)床加工精度的策略

4.1 不斷提高數(shù)據(jù)編程處理技術(shù)? 想要不斷提高數(shù)控機(jī)床加工精度，則應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)編程處理技術(shù)水平進(jìn)行不斷提高。首先，在對(duì)零件圖進(jìn)行分析的過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)工藝進(jìn)行確認(rèn)，其次，還要對(duì)零件的形狀，尺寸以及精度進(jìn)行確認(rèn)，在做好以上工作以后才能進(jìn)行加工方案的設(shè)計(jì)。在開(kāi)展前期的數(shù)據(jù)編程工作時(shí)需要對(duì)相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，工作人員需要根據(jù)零件的幾何尺寸以及加工線路計(jì)算出零件上幾個(gè)較為重要的幾何要素的坐標(biāo)，然后在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，需要對(duì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)相應(yīng)的幾何尺寸以及工藝線路對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)之上可以對(duì)加工軌跡進(jìn)行計(jì)算，這樣就能得到最終的應(yīng)用數(shù)據(jù)。在對(duì)刀具線路進(jìn)行設(shè)定的過(guò)程中，一定要秉承科學(xué)合理的原則，因?yàn)榈毒呔€路的設(shè)定會(huì)直接影響后期的加工質(zhì)量，在對(duì)刀具線路進(jìn)行確定時(shí)要保證其中不會(huì)產(chǎn)生間隙，保證線路始終能夠運(yùn)行在產(chǎn)品上，這樣能夠有效減少誤差情況的出現(xiàn)。

4.2 提高數(shù)控機(jī)床幾何精度? 在對(duì)刀具進(jìn)行選擇的過(guò)程中，一定要充分考慮具體的零件加工情況，要選擇耐磨耐高溫的刀具。除此之外，刀具還必須要有較好的承壓能力和抗沖擊能力。目前高速鋼、硬質(zhì)合金以及陶瓷材料等被廣泛應(yīng)用在刀具的制作過(guò)程中，不同的材料有不同的特點(diǎn)，所制作出的刀具也具有不同的性質(zhì)，因此在選擇刀具時(shí)要充分考慮實(shí)際情況。除了要對(duì)刀具進(jìn)行合理的選擇以外，還要對(duì)刀具在加工時(shí)的幾何角進(jìn)行嚴(yán)格的控制，需要控制的幾何角有很多，但是最為主要的包括主偏角、前角、后角、刃傾角等。

4.3 提高刀具軸承加工精度? 雖然從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，刀具本身已經(jīng)具備較為完善的材料，但是想要不斷提高數(shù)控機(jī)床加工精度，則需要對(duì)刀具進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，在進(jìn)行加工的過(guò)程中要充分考慮到硬度以及耐磨程度，這就要求在選擇刀具材料時(shí)要盡可能選擇合金和高速鋼。除此之外，還可以使用一些零件來(lái)對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行控制，選擇耐磨性較好的軸承才能有效保證機(jī)床加工精度。在對(duì)機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要設(shè)置相應(yīng)的散熱功能，這樣能夠有效減少設(shè)備零件出現(xiàn)變形的情況，還要對(duì)軸承的轉(zhuǎn)速進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，選擇功率合適的機(jī)床才能保證機(jī)床安裝的穩(wěn)定性。

4.4 不斷增強(qiáng)工作人員的維護(hù)意識(shí)? 工作人員的綜合素質(zhì)能力對(duì)于數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行有著極大的影響，想要保證數(shù)控機(jī)床的高效運(yùn)行則必須要不斷提高工作人員的維護(hù)意識(shí)，這樣才能有效避免機(jī)床出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問(wèn)題。工作人員必須要熟知數(shù)控機(jī)床的相關(guān)操作規(guī)范，定期開(kāi)展監(jiān)督檢查工作，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行第一時(shí)間處理，這樣才能有效避免數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問(wèn)題。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，想要提高數(shù)控機(jī)床加工精度則是要從多方面入手，全面了解影響數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素，根據(jù)影響因素采取具有針對(duì)性的解決措施，這樣才能有效提高數(shù)控機(jī)床加工精度，從而生產(chǎn)出質(zhì)量更高的零件。在此基礎(chǔ)之上，相關(guān)制造企業(yè)也能得到更好的發(fā)展。

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