數控車床加工精度的影響因素及提高措施

趙志虎，孫鵬，李佳欣

[摘? ? 要]隨著社會經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，數控車床在機械生產領域發揮著重要作用。與普通機械相比，數控車機具有更高的加工精度和自動化程度。主要分析了影響數控車床加工精度的因素，并提出了提高數控車床加工精度的具體措施。

[關鍵詞]數控車床;加工精度;影響因素;改進措施

[中圖分類號]TG519.1 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–00–03

Research on Influencing Factors and Improving

Measures of Machining Accuracy of NC lathe

Zhao Zhi-hu，Sun Peng，Li Jia-xin

[Abstract]With the rapid development of social economy and the continuous progress of science and technology， CNC lathe plays an important role in the field of mechanical production. Compared with ordinary machinery， CNC lathe has higher machining accuracy and automation. Firstly， this paper analyzes the factors affecting the machining accuracy of NC lathe， and puts forward the specific measures to improve the machining accuracy of NC lathe.

[Keywords]CNC lathe; machining accuracy; influencing factor; improvement measure

1 數控車床結構組成及優點

1.1 數控車床的組成和結構

針對我國工業和制造業的現狀，數控車床設備具有外形大、結構復雜的特點。為了有效、嚴格地控制數控車床的加工精度，有必要對數控車床的復雜結構有清晰地認識和了解。①數控設備，主要指使用的硬件和軟件設備。專業技術操作員使用CNC設備存儲數據，并將數據導入CNC零件加工程序，分析和協調大量備件的信息數據，進而控制和處理數控面板的加工精度。②驅動裝置，它是數控車床加工過程中的基本部件，包括推力單元、主軸驅動和主軸電機。它不僅是數控加工過程中的核心部件，也是數控加工過程中不可缺少的實現部件。③輔助裝置。該部分的功能是保證數控機床的長期穩定運行。數控車床的加工離不開輔助設備的支持，數控刀具的加工，無論是制冷連接、切削距離還是光學連接，都與輔助設備的使用密切相關。④主要設備是數控車床部件正常工作的核心保證，包括立柱、床身等機械部件或適合切割操作的部件，它是數控機床最重要的結構。

1.2 數控車床的特點和優勢

該部分論述了信息技術下數控車床技術與傳統車床技術的比較：數控車床機與傳統車床技術相比，協作性更強，優勢明顯。因此，在實際的刀具加工過程中，可以更方便有效地實現復雜結構零件的生產。數控車床技術生產的工業產品精度遠高于傳統車床，加工效率和質量遠高于傳統車床。現代信息技術不斷改進和提高設備的自動化程度，減少一些人工操作，降低人工成本;當然，就生產密度而言，它也優于傳統加工，對數控設備的維護和維修有更詳細的要求。因此，現代數控車床的維護和維修需要高素質的專業人才，在維護和檢修過程中，必須有強烈的責任感，有效優化和完善基于信息化的控制程序參數信息。

2 影響精度的因素分析

2.1 刀具參數

加工機床時，易受外界因素的影響，伺服閥的使用不能有效保證加工精度，影響產品質量。長期使用后，主要受刀具磨損誤差、伺服控制誤差和加熱誤差的影響。

2.2 伺服系統

數控機床控制復雜，需要伺服系統來實現對零件的有效控制和加工。伺服系統是一種能夠對目標零件進行有效跟蹤和控制，完成零件自動加工過程的反饋系統。在數控機床的加工過程中，通常采用半閉環伺服系統使伺服電機在旋轉過程中反轉，產生非常明顯的怠速過程，導致工件的傳動過程存在較大的滯后，這會導致零件加工過程中出現較大誤差。零件在加工過程中受到許多外力的影響，例如，在數控車床操作過程中，零件會受到一定的外力，工件在加工過程中容易變形，產生較大的彈性間隙，影響工件的精度。

3 數控車床加工精度的提高措施

3.1 選擇最合適的工具

為了控制數控車床的加工精度，必須合理選擇加工刀具。由于實際生產的工件不同，加工工件的結構也不同，因此在實際生產中應從刀具的選擇入手。對于加工精度高的數控車床，應選擇要求高的刀具;對于加工精度較低的數控車床，可選擇通用支架。目前，工具形狀有圓形、方形、三角形和菱形，硬質材料在加工過程中會損壞刀具產品，因此必須選擇較小的刀具形狀，加工小零件時，必須選擇剛度低的刀具。

3.2 正確的軌道控制

為了提高數控機床的整體功能，可以考慮數控傾斜機床的整體建模。這種造型結構不僅可以極大減輕數控旋轉機床的自重，而且可以極大提高數控旋轉機床的整體性能。同時，在設計中也更換了全封閉圓柱結構，有利于提高數控機床的整體旋轉能力，這有效地提高了高速數控車床的運動穩定性，提出了提高數控車床軌跡精度的措施，以及優化數控車床軌跡結構和結構的必要性，數控機床在高負荷下長時間工作。因此，必須對數控旋壓機進行跟蹤，由專業數控人員定期對數控車床生產線進行驗證。

3.3 誤差補償的靈活使用

實際上，自動誤差補償方法的工作原理是利用中國數控機械系統獨特的誤差補償機制，自動補償數控機械運動坐標方向和軸的運動誤差，提高車床的精度。經過長期的理論測試，定向測量的應用效果良好。由于小故障補償技術的廣泛應用和數控機床性能的低下，可以生產出高精度的工件。有些硬件設備不能實現自動誤差補償，但軟件可以實現自動誤差補償的效果，數控車床采用半閉環伺服，定位精度高，對于有反向偏差的零件，可能會影響加工精度。在出現誤差的情況下，補償方法只能用于減小零件的精度誤差。目前，數控車床在加工過程中的定位精度超過兩個螺紋，很難找到補償的方法，如果需要修改，僅使用編程方法定位裝置以校正后間隙。

3.4 注重伺服系統

伺服系統在數控車床中起著關鍵作用，是實現零件加工過程自動化的重要基礎。在零件加工過程中，伺服系統對數控車床的精度有很大的影響。為了減小伺服系統的誤差，采取了有效的措施，伺服系統控制時，工件需要加速度、恒速、延時等，容易產生一定的滯后，造成誤差，影響工件的加工。為了解決運動部件的偏置問題，可以根據運動部件的間隙對伺服系統的誤差進行補償。例如，可以使用部分加速和延遲算法來控制延遲過程，以計算工件位置，正確跟蹤和定位工件，提高工件在運動過程中的穩定性。跟蹤定位時，首先確定延遲點的位置。具體方法如下：根據加速度過程的相關參數確定延遲點，然后從對稱點確定延遲點的位置。通過合理的計算確定延遲時間和加速度，確定延遲點的位置，通過補償制動點的誤差，可以有效地減小伺服系統的誤差。

3.5 提高轉向軌的幾何精度

提高導軌的幾何精度是提高加工精度的有效途徑之一。最重要的方法是優化導軌和底座的設計，優化全功能數控旋轉機床所需的封閉式氣缸結構，適當減輕旋轉機床的重量。根據螺旋層的概念。然后不斷優化生產工藝，確保數控扭矩切削滿足相應的生產加工要求。在高負荷條件下生產加工時，必須保證數控旋轉機床的扭矩精度，相應的鋼結構嵌入滑動導軌中，并用注塑材料螺栓安裝在剛性導軌上，減少了下導軌之間的大間隙，極大提高了加工精度。

3.6 消除伺服系統干擾

分析表明，伺服系統在數控力矩加工中起著決定性的作用，直接影響工件的加工精度。在這種情況下，操作員必須完全了解加工過程中伺服系統的錯誤。為了控制伺服系統在運行中的故障，不僅需要對舵機進行優化設計，同時，采用動態性能較好的車床來提高伺服系統的壓縮比和負載強度。一旦確定伺服系統已在NC扭矩下進行優化，則必須進一步優化系統參數，并選擇更高的位置開環增益，以確保加工過程中的加工精度。

3.7 正確糾正刀具參數偏差

調整刀具參數時，操作員應注意所有可能的偏差原因，在編程參數時觀察并糾正這些原因。例如，如果在零件加工過程中發現每批加工零件比前一批多出約1μm，則必須重置刀具參數，參考偏差數據，將工具設置為在任何固定時間擰緊約1μm，以補償正常誤差并將誤差降至最低。

3.8 有效運用消除誤差的方法

在實際應用中，消除誤差的方法有兩種：誤差補償法和誤差避免法。誤差補償方法，就是充分利用數控系統的補償功能，對現有坐標系進行充分補償。一些公司有低精度的數控車床，在這種情況下，工件的加工精度可以極大提高。為了實現誤差補償方法，可以討論數控車床的硬件和軟件，一些數控車床采用半閉環伺服系統，在加工過程中，由于板材的反向偏差，定位精度會降低。因此，當誤差消除時，可以使用相反方向的偏差來補償誤差。故障預防方法就是通過提高數控機床零件在制造和生產過程中的加工精度來避免誤差，這種方法特別適用于數控機床制造商。其主要特點是能有效地控制加工的總精度誤差。對于使用數控車床的企業，這種方法成本高，不適用，同時，由于機床零件存在一定的誤差，提高機床本身的加工精度是一項艱巨的任務。

3.9 嚴格規范數控車床的編程

①確定數控車床的編程順序。在數控車床的編程過程中，必須嚴格規范和規范順序，使刀轂滿足加工要求并具有一定的合理性;充分發揮數控車床的功能，使加工的產品更加精確。此外，本設計還作為數控車床編程過程中的編程點。設計內容與編程內容密切相關，使兩個階段緊密結合，提高了加工效率，提高了加工質量。②數控編程主要步驟的標準化。為了建立零件的數值模型，數控機床操作人員必須根據零件設計圖建立零件的幾何模型，并通過螺紋、功能和實體的建模來識別數控機床。數字化零件以充分反映程序中的設計;為了確定零件加工系統，必須結合零件和產品的特點，明確零件質量要求的關鍵點，確定零件的加工方式，以提高數控機床的加工精度。

3.10 提高數控車床操作人員的技術水平

數控車床操作者在數控車床加工過程中起著重要的主導作用，是數控車床加工技能的直接體現，操作者的專業技術水平和實際加工操作能力對加工質量有很大的主觀影響。因此，為了提高加工精度，必須加強對專業操作人員的培訓，拓寬工人的理論知識，提高實際應用和操作能力，全面提高工人的能力和素質，數控加工的全面質量控制也是保證加工精度的重要保證。①在規劃的基礎上，提高人才規劃的水平和力度，加強工作，使人才規劃成為一個新的實踐發展領域。②在促進培訓的同時，保持員工的素質也很重要。增強員工的責任心，培養熱愛工作和奉獻的良好職業道德，提高員工的整體水平和素質，提高加工精度，為數控機床的整體加工質量打下堅實的思想基礎。③要注重人才的培養和引進，更新和加強符合現代生產特點的加工技術和工藝。只有這樣，才能使生產技術水平與實際生產需求相協調，促進數控車床的長期發展和穩定運行。

3.11 加工件生產能力分析

在加工工件之前，工廠應分析其制造能力，根據工件的特性和尺寸制定加工計劃，并明確加工順序，以減少加工過程中更換刀具所需的時間。在這種情況下，可以有效提高數控車床的加工速度，在一定程度上保證零件的加工精度。除上述方法外，該方法還可用于確定加工日期，以確保零件的精度。

3.12 注意數控車床對刀具的影響

如果確定如何在加工過程中添加工件，則必須稍后確定刀具的設定點，刀具設定點是坐標系中刀具運動開始的點。尋找刀具設定點的過程通常被稱為刀具設定的一部分，必須專注于調整工具的過程。如果刀具出現問題，將影響機械零件的加工精度，并可能導致人員安全風險。在此基礎上，應特別注意數控車床對刀具的影響。

3.13 設備的定期維護和維修

數控車床本質上仍是一種機械設備，無論加工過程的精度如何，進入工作狀態后或多或少會出現問題或誤差，這不僅會對正常機械零件的加工任務產生不利影響，而且加工產品的精度也無法得到有效保證。因此，如果可能的話，有必要保證數控回轉系統的長期穩定運行，這符合加工企業的利益。因此，專業技術人員應定期對系統和設備進行維護和維修。①應根據制定的維護和檢修規范、制度和要求，結合設備的實際使用情況，制定詳細的維護和檢修計劃，包括每日或每年的維護和檢修計劃。日常保養維修工作完成后，及時填寫保養報告，責任人簽字，全面落實責任制。②操作員還必須與技術人員合作獲取設備。在此期間，操作員還必須嚴格按照相關規范和程序工作，以確保NC開關設備不會損壞。

3.14 改進的幾何精度檢查

通過加強數控車床加工細節的控制和管理，在保證數控回轉系統穩定運行的前提下，控制加工精度，提高加工精度。為了達到規定的精度標準，必須嚴格控制機械零件的切削速度。為了減小極化的影響，保證數控車床的工作精度，切削速度不能長時間處于快速工作狀態。在系統正常運行和設備穩定運行的基礎上，充分利用數控車床，確保切割過程順利進行。根據軌道鋼硬度的實際位置，進一步加強軌道的穩定性，保證數控板在軌道上的正常運行。在數控車床的建設初期，應加強軌道保持水平位置，降低基礎與軌道之間的邊界值。一旦發現偏差，應及時采取適當措施予以彌補，以保證數控車床加工設備結構的合理性，保持切削速度的穩定性，有效提高加工精度，減少出現問題或錯誤的可能性。

4 結論

提高數控車床的加工精度是制造高技術車床的關鍵。因此，必須考慮影響數控車床整體加工精度的因素，并提出具體的措施和對策。在不斷提高數控車床加工精度的基礎上，數控車床整體加工精度進一步提高，數控車床行業的技術創新和發展能力不斷提高。

參考文獻

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