摘要：在數控車床切削加工中，運動平穩性是影響零件加工質量的一個重要因素，也是評價數控車床性能的一個重要指標，提高數控車床切削運動的平穩性，是進給系統設計優化的關鍵點之一。闡述了數控車床切削運動平穩性的概念和作用，分析了影響數控車床切削運動平穩性的因素，并且提出相應的優化措施。
關鍵詞：數控車床；切削；平穩性
近年來數控車床在我國得到了快速發展和普及，數控車床較普通車床在加工效率、加工精度等方面都有了很大的提高，并且保證了零件加工質量的一致性。數控車床切削運動平穩性是進給系統中影響加工質量的一個重要因素，而進給系統作為數控車床中的核心組成部分，數控車床切削運動平穩性也就會影響整體的零件加工質量。本文通過對影響數控車床切削運動平穩性因素的分析，旨在提出提高數控車床切削運動平穩性的措施。
1 、數控車床切削運動平穩性概述
數控車床切削運動平穩性主要是指數控車床在加工零件的進給過程中所表現出的整體平穩性能，如合理控制進給量、切削均勻等等。數控車床的核心組成部分是進給系統，也是有別于普通車床的重要特點，通過數控程序替代了操作人員控制車床的進給運動，從而也避免了操作人員在進給運動中對于平穩性的影響。但是并不意味著數控車床在切削運
動平穩性方面完全滿足了需求，事實上，由于螺距等影響因素，依然使得數控車床在切削運動中存在著一定的平穩性問題[1]。首先，從切削力來看，數控車床的刀架處于X 軸，X 軸的切削力影響著進給量，同時主軸的旋轉速度和Z 軸的進給速度也會影響著進給量。數控車床的進給系統主要控制的進給量為X 軸和Z 軸，在這兩個方向上的切削運動平穩性主要是由進給系統本身的合理性影響的。而在主軸箱方面，數控車床同普通車床一樣，其切削運動平穩性也來自于主軸箱的影響。在操作人員方面，雖然數控車床有數控程序控制的自動化進給系統代替了傳統的人工操作，在一定程度上使得進給量更加均勻，提高了切削運動平穩性。但是操作人員在編程和操作方面也會對切削平穩性產生一定的影響，如程序的合理性、零件的裝夾、對刀準確性等等。
2、 數控車床切削運動平穩性影響因素
2.1 主軸箱平穩性
在主軸箱平穩性對于數控車床切削運動平穩性影響因素方面，事實上數控車床的作用機理同普通車床并無二致。數控車床同普通車床一樣，依賴主軸的旋轉進行零件加工，主軸的轉速直接影響到進給量，同時主軸旋轉的平穩性也就影響到了切削運動的平穩性。實際加工生產中，切削運動的平穩性一般被視為進給控制是否均勻，主軸箱運轉的平穩性也就相應的表現為主軸旋轉的平穩性，這本身是數控車床的一個重要性能[2]。主軸箱平穩性也反映出了數控車床在制造過程中的精度，例如主軸箱中的主軸和相關配件如果制造精度不佳，存在較大的配合間隙，那么就會影響到主軸箱的平穩性。同時，電機扭矩也是影響主軸平穩性的一個重要因素，主動電機在帶動主軸旋轉的過程中，電機扭矩會影響到切削運動中的進給量，并且也會影響到切削力。由此可見，主軸箱平穩性的影響因素主要在于兩方面，分別是主軸箱的制造精度和相關零部件的質量，另一方面則在于電機扭矩的選擇，在這一方面，我國也有著相關的技術標準。
2.2 進給系統
進給系統是數控機床有別于普通機床的重要特點之一，也是整個數控系統的核心組成部分，在切削運動中直接控制進給量。數控車床的進給系統所控制的進給方向為兩個，分別是X 軸和Z 軸，為了保證切削運動的平穩性，一般要求進給系統應當均勻進給，并且在高速進給系統和低速進給系統方面也有著相應的不同。進給系統中對于切削運動平穩性的影響因素有很多，如傳動副的摩擦力、傳統系統剛度、傳動比、傳動間隙等等。在進給系統設計中，為了提高數控車床切削運動的平穩性，需要對于影響切削運動平穩性的這些因素進行相應的控制。但是其中的一些影響因素是無法完全消除的，比如傳動副摩擦力、傳動間隙等等。傳動間隙是進給系統中必然存在的，傳動間隙不但影響著切削運動的平穩性，還會影響到數控車床的使用壽命。因而傳動間隙的控制并不是越小越好，而是應當控制在一個合理的范圍內，從提高切削運動平穩性的角度來說，便是在保證數控車床進給系統正常運行和正常壽命的情況下，最大程度的降低傳動間隙。
2.3 編程操作
編程操作主要是數控車床實際加工操作中，操作人員對于切削運動平穩性的一種影響因素。數控車床通過應用自動化、智能化的數控進給系統，在進給量控制方面已經最大程度的消除了操作人員影響因素，車削過程中的運動平穩性已經不再過于依賴操作人員的技能熟練程度和個人經驗，并且也提高了車削精度。但是同樣應當看到，數控進給系統的應用并不意味著完全消除了操作人員影響因素，雖然在車削過程中降低了人員影響，但是在車削開始前的一些環節中，操作人員仍是非常重要的一個影響因素。主要表現在操作人員所進的編程操作合理性，例如所設計的程序是否合理，進刀路徑、進刀量、退刀路徑、換刀等等，都會影響到切削運動平穩性[3]。特別是在一些較為復雜的零件加工中，編程是否合理、準確，在進給量和加工效率的平衡方面，會對切削運動平穩性產生更為顯著的影響。在此之外，操作人員的零件裝夾、對刀等輔助性措施，同樣會對車削運動平穩性產生一定的影響。
3、 提高數控車床切削運動平穩性的措施
3.1 提高主軸箱平穩性
首先，在提高數控車床切削運動平穩性方面，應當提高主軸箱平穩性，我國部分數控車床由于制造精度不高，主軸箱平穩性較差，主軸和相關零部件的制造精度較低，配合間隙較大，嚴重影響了數控車床切削運動平穩性。因而提高主軸箱平穩性，應當在數控車床的制造過程中，制定更加嚴格的標準，提高主軸和相關零部件的制造精度，降低配合間隙。在材料選擇方面也應當更加合理，增強主軸箱的耐磨性，降低數控車床使用過程中所產生的損耗。同時，在數控車床的使用過程中，也應當做好相關的維護保養工作，特別是在主軸箱方面的維護保養。定期對主軸箱進行檢修，如果發現主軸箱存在配合間隙和旋轉不穩的情況，應當及時進行維修或者更換，防止由于主軸箱不穩定造成零件加工故障。在主動電機選擇方面，對于扭矩的選擇應當符合相關標準，一般而言，為了提高切削運動的平穩性，應當對于電機扭矩進行嚴格的控制，選擇合理扭矩范圍內的電機，特別是電機扭矩與X 軸的配合方面。
3.2 優化進給系統
在優化進給系統中，可以主要從以下幾個方面入手。選擇摩擦力較低的傳動副，雖然傳動副摩擦無法完全消除，但是應當盡量控制傳動副摩擦，防止在進給運動中出現由傳動副摩擦造成的加工精度影響問題。應當適當提高傳動系統的剛度，可以縮短傳動鏈，在車削過程中，有助于實現更加精確、均勻的進給。在合理的范圍內，應當盡力消除傳動間隙，傳動間隙會對切削運動平穩性產生較大的影響，消除傳動間隙也需要采用更加精密的零部件。進給系統的動力來源于伺服電機，選擇合理的伺服電機也是優化進給系統的一個重要方面，伺服電機的功率、傳動速度等都會對切削運動平穩性產生一定的影響。在滾珠絲杠副的選擇方面，應當適當提高其承載能力，提高滾道硬度和耐磨性，并且要消除雜物對于滾道和絲杠副的影響。
3.3 提高操作人員編程能力
提高操作人員編程能力也是提高數控車床切削運動平穩性的一個重要方面，提高操作人員編程能力并不僅僅是掌握基本的編程知識和操作能力，在此基礎上，應當對于數控車床的編程原理有著更深入的了解。數控車床的編程系統所控制的進給運動為X 軸和Z 軸，另一個控制因素為轉速，這三個要素共同影響著進給量。針對不同的零件，在編程中對于
工序的設計可能并不一致，外圓切削、內圓切削、外面切削、倒角、打眼等各個工序環節的安排設計雖然有著一般性的規律，但是在實際編程操作中需要針對具體的零件加工情況進行改變。因而提高操作人員的編程能力，也就應當注重培養操作人員獨立的工序設計能力，能夠針對零件的加工要求，設計合理的加工工序，并且進行編程。在進給量控制方面，一方面應當保證切削運動平穩性，保證零件加工質量，另一方面也需要提高加工效率。需要編程操作人員在工序設計、轉速設計、進給量設計與加工效率方面尋找較好的平衡。
4 、結束語
數控車床目前在我國機械加工領域已經得到了廣泛的應用，數控車床在加工效率、加工精度等方面都有了很大的提高。數控車床切削運動中的平穩性同普通車床相比，既有相同點也有不同點，整體而言，其切削運動平穩性的主要影響因素有主軸箱平穩性、進給系統，以及操作人員的編程操作。為了提高生產效率和零件加工精度和加工質量，應當提高
主軸箱平穩性，優化進給系統并且提高操作人員的編程能力，以此提高數控車床切削運動平穩性。
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