數控車床加工精度影響因素分析
2019-5-20 來源：丹東市技師學院 作者：解川一霖
摘要：隨著數控車床制作工藝和技術的不斷提高，其在機械制造業中得到了廣泛的應用，由于數控車床的精度控制直接影響著加工機械產品的精度，因此引起了業界和學術界的重視和關注。本文以數控車床加工精度影響因素為研究課題，首先介紹了數控車床的工作原理和及其工作特點，然后詳細分析了數控車床加工精度的影響因素，并提出了提高數控車床加工精度的方法和措施。
關鍵詞：數控車床；加工精度；影響因素；方法
1、數控車床工作原理及其工作特點
1.1 數控車床的工作原理
數控車床是一種高精度、高柔性和高效率的自動化機床，其組成部分主要包括動力源、電子控制單元、機械本體、伺服系統和傳感器等。其配備動力刀塔或者多刀位刀塔，加工的復雜工件包括直線圓柱、斜線圓柱以及各種螺紋、槽、蝸桿。其工作原理有別于普通車床，通過對零件圖紙進行加工程序的編制，然后將編程系統輸入CNC裝置，然后CNC裝置經過大量的數據運算和處理，把命令直接傳輸給伺服系統即執行機器，執行機器根據指令要求驅動機械本體各部件加工出零件圖紙要求的零件成品。
1.2 數控車床工作特點
數控車床相比傳統車床，有著以下幾個方面的優越性能，第一，配備的動力刀塔或者多刀位刀塔能夠實現復雜工件的加工制造；第二，高自動化，能夠同時完成不同零件的加工制造，提高生產效率；第三，高精度，工作穩定性高；第四，高精密性，對于工作人員的專業素養要求較高。
2、數控車床加工精度影響因素分析
車床的加工精度一般受材料、安裝、檢測、環境以及制造工藝等諸多方面的影響，就其加工精度而言，一般由車的精度、編程精度、伺服精度和插補精度組成。在數控車床加工精度影響因素中，較為常見的是伺服系統驅動誤差、車刀參數變化等方面影響數控車床加工精度，當然從數控車床加工精度的四個組成部分分析，每個組成部分出現問題都會對數控車床的加工精度造成影響，如車床本身幾何誤差、車床輔助性能下降等也是數控車床加工精度失控的主要原因之一。下面就兩種常見的影響因素進行詳細的分析：
2.1 車刀參數變化因素
數控車床的加工過程主要是在編程控制車刀對零件進行切削達到設計圖紙標準完成的，在對棒料類進行車削加工時，由于其軸線尺寸以及車削加工的車刀本身存在主偏角和刀尖圓弧半徑會存在一定的偏差，并且這個偏差與刀尖圓弧半徑成正比，與主偏角成反比，所以在類似材料進行車床加工時，要根據加工器件的特點以及計算出來的準確誤差數據進行程序編制，修正因為車刀刀尖圓弧半徑、主偏角、刀尖與零件中心高度偏差造成數據車床加工精度出現的誤差。
2.2 伺服系統驅動因素
伺服系統驅動因素造成數控車床加工精度出現問題，其具體過程包括數控車床的定位是有滾珠絲杠完成的，伺服系統是車床加工的驅動中心，滾珠絲杠通過伺服系統的控制完成指定位置的移動，而在這個移動過程中，會出現空運轉現象導致的反向間隙誤差，同時，數控車床在外力作用下完成傳動狀態會出現彈性變形，由于機床各部位受力不均衡導致彈性間隙進而引起加工控制精度的變化。
3、提高數控車床加工精度的方法
3.1 誤差防止法
誤差防止法主要是通過優化機床的構造，提前消除影響數控車床加工精度的因素，避免誤差的出現。這種事先預防的方法能夠很好地解決可能存在誤差源的影響因素，但是誤差防止法的應用需要結合數控機床改造成本以及數控機床系統和部件升級換代等方面的實際狀況，避免因為對機床構造的優化加大企業的投入成本和改造不當造成的數控車床報廢和難以升級換代的事情發生。
3.2 誤差補償法
誤差補償法主要通過數控系統的自我補償功能，對車床坐標軸存在的誤差源進行補償，這種方法既能夠通過硬件來實現，也可以通過軟件來完成。如針對半閉環私服系統數控車床上的車刀變化因素引起的誤差，對反向偏差進行補償，通過編程的方法，或者通過相應的軟件，實現對工件和刀具的定位，減少加工零件的精度誤差。
3.3 做好數控車床的整體設計
在我國數控車床制造企業中，大多采用主機結構進行自行設計，重要功能部件外購，這樣能夠有效地降低車床的制造成本。因此在數控車床的整體設計中，一定要遵循等剛度的設計原則，避免因為剛度不均衡導致的車床局部結構變形過大的事故發生；另外，數控車床主軸系統的熱態性能的設計中，由于車床熱誤差在制造完成后很難進行改進，因此需要在設計階段給予充分的重視，在主軸系統的設計中結合好“熱對稱”理論，講最容易出現誤差源的零件放置在熱對稱面上，消除因為箱體發熱造成的零點漂移現象。
4、結語
數控車床作為一項集現代機械制造技術、自動控制技術、檢測技術、計算機信息技術于一體的機電一體化設備。其能夠加工各種復雜工件，推動了復雜器件批量化生產的發展步伐，既提高了制造企業的生產效率，同時也為企業到來了巨大的經濟效益。隨著生產過程自動化的飛速發展，提高了數控車床的工作效率，相應的也對加工精度也提出了新的要求，因此，確保每個組成部分的精度控制，熟練掌握數控車床的操作技巧，才能夠保障機械器件的性能，為社會生產出性能優越的生產產品和生活產品。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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