數控車床加工精度的影響因素及改進方法

陸九州

【摘 要】數控車床的加工精度與生產出來的零件質量有著密切的聯系，在現實加工過程中，數控車床的加工精度會受到很多不同因素的影響。本文針對影響數控車床加工精度的因素進行簡要分析，并提出了有效提高數控車床加工精度的改進方法。

【關鍵詞】數控車床 加工精度 影響因素 改進方法

當前我國使用的車床大部分都是數控車床，它在我國機械制造領域的應用以經非常廣泛，因為數控車床與其他普通車床相比，具有加工速度快、精度高等明顯優勢。數控車床的加工精度控制是影響車床工作效率的關鍵，這里的車床加工精度通常都是由車床自身的精度、數控編程的精度、伺服系統的精度插補環節的精度共同決定的。

1、影響數控車床加工精度的因素分析

數控系統的控制精度與車床的機械精度共同作用影響著車床的加工精度，細分之下，能夠影響車床加工精度的因素可以概括為這樣幾大類：車床熱變形引起的誤差、車床幾何誤差、刀具磨損帶來的誤差、車刀幾何參數引起的誤差、伺服系統驅動誤差等。在所有導致數控車床精度出現誤差的因素中，伺服系統驅動誤差與車刀幾何參數引起的誤差是最為常見的，下面對這兩種主要因素進行分析。

1.1 伺服系統驅動因素

伺服系統的功能是通過驅動車床部件實現對零件的加工，伺服系統具體作用在定位車床的滾珠絲杠上，通過控制滾珠絲杠的傳動誤差對車床的定位精度造成影響。當前我國使用的數控機床基本都采用半閉環控制伺服進給系統控制，當機床開始工作之后，伺服電機會對絲杠進行控制，讓其沿著反方向運轉，在絲杠的運轉過程中會出現空隙的空運轉情況，從而導致反向間隙誤差的出現。與此同時，車床的運動機構與傳動機構會受到外力作用而出現變形，這時的加工位置和車床的其他位置所受到的外力也是不相同的，出現的變形程度也不相同，變形導致的間隙也會影響到車床的加工精度。

1.2 車刀幾何參數因素

數控車床在加工過程中，車刀會根據數控編程的指令對所加工的零件進行切削，直到零件的形狀滿足程序的設定。切削零件所用的車刀有主偏角與刀尖圓弧半徑，當用車刀切削棒料類零件時，它的軸線尺寸會有一些誤差。這個誤差和主偏角之間形成反比，當主偏角變大時誤差會減小，而誤差與刀尖的圓弧半徑是成正比的，圓弧半徑越大形成的誤差也會越大。因此，在對車床的車刀加工軌跡進行數控編程時，需要根據不同的加工零件來調整車刀的軸線位移長度，同時，車刀的圓弧半徑、主偏角和車刀與加工零件之間的高度偏差等等都會對數控車床的精度產生影響，在編程的時候都需要考慮在內。

2、有效提升數控車床加工精度的改進方法

一直以來，怎樣才能有效提高數控車床的加工精度，讓數控車床生產出來的零件更精密是很多學者思考與研究的重要內容。下面就以影響數控車床加工精度各種因素作為改進方法，提出幾點具體的改進方法。

2.1 誤差補償法

誤差補償法的原理是有效借助數控系統中的補償功能來補償車床坐標軸上已經出現的誤差，進而提升車床在加工過程中的精度。這種補償方法有較高的實用價值，能夠在一些精度不是很高的數控車床上生產出精度高的零件。誤差補償法的具體使用可以由硬件實施，也可以通過軟件來實施。

由硬件來實施誤差補償法時對數控車床是有一定要求的，只有具備補償功能的數控車床才能使用。上面分析到了采用半閉環伺服系統的數控機床在加工過程中出現反向偏差而影響到數控車床的加工精度，對于這一類的車床就可以采用硬件誤差補償法來提高加工精度。而對于沒有補償功能的數控車床，就只能采用軟件編程的方法來使用誤差補償法。

2.2 誤差防止法

誤差防止法與誤差補償法是互補的，這種方式是在加工之間預防誤差的出現。誤差防止法主要是在數控機床的設計階段與制造階段就提升機床加工零件的精度，以此來預防加工過程中可能出現的誤差。比如，可以通過對車床制造環境的嚴格控制來加大機床自身的剛度，提升機床加工精度。這種方法雖然能夠從根本上解決加工過程出現誤差的可能，大大提升數控車床的加工精度，但是這種方法也存在著非常明顯的缺點。它的使用成本是比較高的，即車床的性能改進是與車床的造價之間成幾何級關系的，而且想要提升現有的數控車床加工精度是非常困難的。

2.3 提高機床導軌的幾何精度

機床導軌的結構設計、抗振性能與剛度都能對數控機床的加工精度產生影響，所以提高機床導軌的幾何精度對數控機床加工精度的提升也是非常有必要的。根據不同的加工要求，可以選用不同的機床導軌。比如，對于功能比較全的數控機床來講，應該采用的是斜床身，床身采用封閉式筒形結構。這樣能夠減輕床身的重量，而且筒形可以提升床身的抗彎曲能力，讓數控機床在比較復雜的切削環境下依然能夠保證較高的精度。同時，為了讓數控機床可以在任何切削環境中都保持較好的剛性，可以在機床設計時使用鑲鋼滑動導軌副結構。

3、總結

綜上所述，隨著我國加工制造行業的不斷發展，對數控機床的加工精度和效率都有了更高的要求。為了能夠加工出更精密的零件，數控機床的研究者們一定要更深入的分析提升數控機床加工精度的有效方法。

參考文獻

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