數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施
2019-5-30 來源：德州科技職業(yè)學院 作者：張淑梅
摘要：工業(yè)化改革，促使科學技術不斷提高，由此形成了數(shù)控技術。機械制造業(yè)在發(fā)展過程中，由于獲得了數(shù)控技術的支持，并有效結合數(shù)控車床，讓生產(chǎn)效率獲得了極大的提高。伴隨數(shù)控技術的廣泛應用，使高端精密制造技術得以進步，基于確保生產(chǎn)加工零件質(zhì)量的目的，深入了解數(shù)控車床加工精度的影響因素，并制定合理的改進對策顯得非常關鍵。本文通過介紹數(shù)控車床構成與原理機制，對數(shù)控車床加工精度的影響因素加以分析，并說明了數(shù)控車床加工精度的提升對策。此研究以探究數(shù)控車床加工精度影響因素及提高對策為目的，以便推動我國制造業(yè)的不斷發(fā)展。
關鍵詞：數(shù)控車床；加工精度；影響因素
引言
機械制造行業(yè)的進步，讓數(shù)控技術獲得了更為廣泛的應用機會，利用數(shù)控車床可以提高零件加工精度，使其質(zhì)量得到有效的保障。然而由于生產(chǎn)加工中存在各類不同因素的干擾與影響，再加上人們不斷提升的針對零件加工精度的要求，讓工廠數(shù)控車床的加工工作增加了很大的難度，其中存在很多因素，影響到加工精度情況，比如：數(shù)控車床的幾何精度、刀具規(guī)格形狀以及人為操控方法等等，都造成不同程度的影響。深入探究數(shù)控車床加工精度影響因素及提高對策具有重要意義。
1、數(shù)控車床構成與原理機制
作為機電一體化產(chǎn)品，數(shù)控車床融合了多種技術，包括機械制造及自動化技術、計算機信息技術以及測定技術等，具備精度、效率高、柔性大以及智能自動化的設備特征。數(shù)控車床的構成部分涵蓋有機械本體、電子管控單元、動力源、檢測傳感以及執(zhí)行設備等部分。數(shù)控車床的運作原理相較于一般車床具有差異。當一般車床進行零件加工處理的時候，通過工作人員操控，結合設計圖紙，對刀具和零件間的運動線路加以頻繁改變，從而完成零件的刀切任務，滿足相應的加工標準；當數(shù)控車床進行零件加工處理的時候，對所加工處理的零件的規(guī)格參數(shù)、被加工序列以及車床的運動情況進行數(shù)控語言編制，從而形成既定的加工命令，隨后在CNC設備里輸入，并通過CNC設備，完成加工命令的相關處理，對伺服系統(tǒng)實施指令，從而達到對車床移動部件的驅(qū)動處理目的，實現(xiàn)零件自動化加工處理的效果。
2、數(shù)控車床加工精度的影響因素分析
數(shù)控車床運作過程中，其自身的機械化加工精度與伺服系統(tǒng)驅(qū)動精度均為重要的加工精度影響因素。具體來說，導致數(shù)控車床的加工精度受到影響的因素很多，其中包含了車床自身的幾何精度、伺服系統(tǒng)驅(qū)動的誤差、車刀參數(shù)的變動以及車床的熱變形誤差等幾個方面。其中又以車刀參數(shù)變動以及伺服系統(tǒng)驅(qū)動的誤差最為常見，現(xiàn)加以具體論述。
2.1 車刀參數(shù)變動影響
對于數(shù)控車床的整個加工流程而言，均基于編程控制之下完成車刀對零件的切割處理，最終符合相關的零件形狀需要。數(shù)控車床零件加工所使用的車刀擁有主偏角，刀尖存在圓弧半徑，實施棒狀物體的加工處理的時候，相應的軸線尺寸易于產(chǎn)生誤差，并和刀尖圓弧半徑呈現(xiàn)正比的關系，和主偏角呈現(xiàn)反比的關系，當主偏角變大的時候，其反而縮小。因此，數(shù)控車床實施編程處理的時候，應結合零件的具體特征，充分考慮其軸向尺寸誤差因素，及時改變有關位移的長度。當數(shù)控車床進行運作的過程中，一旦車刀的主偏角、刀尖的圓弧半徑和其零件中心的高度產(chǎn)生偏差的時候，必然使零件的加工精度降低，所以全面、細致編程處理十分必要。
2.2 伺服系統(tǒng)驅(qū)動的影響
根據(jù)數(shù)控車床的運作機制不難獲知，零件的加工處理工作是通過伺服系統(tǒng)依靠對車床部件的驅(qū)動來實現(xiàn)的，具體來說，定位數(shù)控車床的時候主要依靠滾珠絲杠，而伺服電機驅(qū)動則負責有效控制滾珠絲杠，所以，運行過程中，當滾珠絲杠出現(xiàn)有關傳動的誤差的時候，必然會讓定位精度受到干擾，降低精準性。
通常來說，數(shù)控車床對于伺服系統(tǒng)的控制會運用半閉環(huán)控制的方式完成，從而確保其正常發(fā)揮出相應的作用。當實施零件的加工處理的時候，伺服電機合理控制絲杠，使其實施逆向運行，此時可能會產(chǎn)生空運轉(zhuǎn)的情況，由此導致反向間隙的誤差現(xiàn)象。另外，受到外力的相應作用，數(shù)控車床的運動組織及傳動過程當中，易于發(fā)生彈性形變的情況，零件加工處理處和車床的其他位置產(chǎn)生受力差異性，最終耽誤了加工進度，使得零件的加工精度受影響。
3、數(shù)控車床加工精度的提升對策
3.1 科學運用誤差防止法
對于誤差防止法而言，可謂事前合理的預防控制，經(jīng)過對設計階段與制造過程的有效把控，達到避免誤差源的目的。比如，相關工作人員可以采用提升車床系統(tǒng)剛度、創(chuàng)建標準、規(guī)范化的零件加工車間環(huán)境、增強車床零件裝配和加工精度質(zhì)量等方式，達到確保生產(chǎn)零件加工質(zhì)量的效果。作為對數(shù)控車床零件加工精度提升的常見方式，科學運用誤差法，能夠起到事半功倍的作用。不過，長期以來，工作人員在使用該誤差防止法的過程中發(fā)現(xiàn)其存在的一個缺陷：車床的造價和其性能呈現(xiàn)出正比的增長關系，由此導致經(jīng)濟成本的上升[3]。除此之外，當工作人員僅運用單一的誤差防止法以便達到提升車床零部件加工精度的目的的時候，如果其已經(jīng)達到了相應的精度標準以后，繼續(xù)提升變得非常艱難。
3.2 增強導軌的幾何精度
近些年來，數(shù)控技術得以提升，數(shù)控車床獲得了飛快的發(fā)展，在很多領域當中均發(fā)揮出重要的作用。為了適應時代的發(fā)展需要，快速切割速度與較高的加工精度成為發(fā)展的必然要求。但是，受到快速的切割速度的影響，可能導致振動情況的發(fā)生，由此對導軌提出了更高的幾何精度要求，高剛度與精度可靠性顯得十分重要。針對此問題，運用鋼制滑動軌道的整體削割法能夠加以解決。那么具體而言：設計數(shù)控車床的過程中，應運用經(jīng)過淬硬處理以后的鋼制滑動導軌材料，并以螺釘固定的方式，使其處于削割處理后的平面之上，以填充物將導軌和基座間的縫隙加以填滿，然后運用削割形式，最終得到標準的幾何精度。
3.3 確保誤差補償法的合理應用
數(shù)控車床的運行需要依靠半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動，其中反向偏差的因素直接影響到車床定位精度情況，造成所加工的零件質(zhì)量不達標的現(xiàn)象，形成一定的不良誤差。通過實施誤差補償法，可以彌補反向偏差造成的影響，使所加工處理的零件誤差有效降低。從目前的情況來看，國內(nèi)的機械加工制造行業(yè)所采用的數(shù)控車床當中，針對其定位的精度高于0.01mm，顯然此種車床通常是缺少補償作用的，那么運用編程法，能夠做到準確的定位，避免反向間隙的影響。應用編程法，能夠確保部分機械不改變，并且實現(xiàn)較低速度的單向定位處理，完成針對數(shù)控車床插補處理的任務。在車床其中的某一個軸受到指令控制，出現(xiàn)運動軌跡變化的時候，借助數(shù)控車床當中的數(shù)控設備，能夠以不定時的形式，將反向間隙數(shù)值進行讀取，同時實現(xiàn)坐標位移指令數(shù)據(jù)的改正，結合具體的需要，將車床予以精準定位，從而避免或降低零部件加工精度所受到的反向偏差因素的不良影響。
4、結論
從此次論文的闡述與分析中可知，探究數(shù)控車床加工精度影響因素及提高對策非常重要，有利于提高數(shù)控車床零部件的加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文通過介紹數(shù)控車床構成與原理機制，對數(shù)控車床加工精度的影響因素加以分析，并說明了數(shù)控車床加工精度的提升對策：科學運用誤差防止法、增強導軌的幾何精度、確保誤差補償法的合理應用。望此次研究內(nèi)容與結果，可以得到有關部門人員的關注，并從中得到相應的啟示，提升我國制造業(yè)的綜合管理水平。
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