数控机床加工精度的影响因素及提高对策

李翔宇 路 辉

（1.沈阳第一机床厂，辽宁 沈阳 110000；2.中捷钻镗床厂，辽宁 沈阳 110000）

1 数控机床的加工精度影响因素

1.1 对安装环境的要求

1.1.1 对安装位置的要求

数控机床的安装位置是有一定的要求，要远离有震动的位置，避免潮湿和有关热辐射对机床的影响，例如，在机床安装的位置有振源，我们要对机床做一些防振措施。

1.1.2 对温度的要求

数控机床的工作环境温度是在30摄氏度以下，一般来说在数控机床的内部都设有防潮设备，例如排风机，来保证数控机床内部元件的正常工作温度。数控机床的内部温度如果过高会影响元件的寿命，导致机床加工精度下降。

1.2 数控机床的就位

机床就位的注意事项：

（1）数控机床从生产厂家运送到后，必须要和厂家的工作人员认真检查包装完整性，而且要进一步开箱检查。工作人员包括设备管理人员、设备采购人员、厂家的指定负责人等等。

（2）在开箱检查时，避免杂物调入包装箱内，以免损坏机床的重要部件，影响加工精度或者影响机床的正常工作。

（3）吊运和铲运时，避免车辆大幅度旋转，以免包装箱内的设备发生碰撞。

2 数控机床的误差

2.1 主轴回转误差

主轴回转误差：是指机床的主轴实际回转时各瞬间的回转轴线相对于其平均回转轴线的变动量，主轴的误差是影响数控机床加工精度最主要因素，因为无论加工任何零件，主轴的精度都需要保证，所以说保证主轴的精度是非常重要的。

如果数控车床的主轴在回转一周时，来回跳动一次，那么加工出来的形状则似为螺旋线：向前跳动的半周形成右螺旋面，向后跳动的半周形成左螺旋面，端面对轴心线的垂直度误差随切削半径的减小而增大，其关系为：

式中：A——主轴轴向圆跳动的幅度；

R——工件车削端面的半径；

θ——端面切削后的垂直度偏差。

2.2 导轨误差

导轨误差项有三种，分别为水平面内的直线度、垂直面内的直线度、扭曲。在以上三种影响因素中，导轨的水平方向上影响最大，在垂直方向上可以忽略不计，同时也要考虑导轨的扭曲。

假设导轨仅有导向误差α（为σ1绕i′的转角），由解析几何知，P点在σ′和σ1中的坐标有如下关系：

记列矩阵为 r′=[x′y′z′]Tr1=[x1y1z1]T

3 数控机床的精度提高方法

3.1 机床导轨的调平

3.1.1 意义

机床导轨是机床安装水平的检验关键，机床的主床身及导轨安装水平调平的目的是为了取得机床的静态稳定性，它是机床几何精度和工作精度检验的前提条件。

3.1.2 调整的方法

导轨的调平方法通常使用水平仪在为机床准备的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床主床身及导轨的水平。同时调整和移动机床上的零部件，观察水平仪的变化并记录数据。

如果导轨的精度不在范围内调整机床的几何精度，使导轨的平整度在允许范围内，一般机床床身普遍是靠垫铁支撑，各支撑垫铁全部起作用后，再压紧地脚螺栓。

3.1.3 允许的偏差范围

对于一般精度机床，水平仪计数不超过0.04mm/1000mm；对于高精度机床水平仪计数不超过0.02mm/1000mm。

导轨故障原因为导轨面研伤；排除方法用180#砂布在机床导轨上修复研伤面。

导轨故障原因是导轨压板研伤；排除方法把机床的压板拆下，调整压板与导轨间隙。

导轨故障原因为导轨镶条与导轨间隙太小，调得过紧；排除方法是调整镶条止退螺钉的松紧度，知道调整到运动部件运动灵活，调整完事后锁紧止退螺钉。

3.2 数控机床几何精度的调整

机床的整体床身在找平后移动其上的零部件，观察在所有坐标内机床的精度在水平方向上的变化情况，调整机床相应的几何精度，使之在允许的误差范围内。在整个过程中，以垫铁来调整水平为主，同时也可以调整导轨上的镶条和预紧滚轮等。

在保证数控机床的本身稳定的情况下，通过调试调整机械手与主轴、刀具库之间的相对位置；调整托盘与交换工作台面的相对位置；预调整精度检验可将机床几何精度调整到出厂精度。

3.3 机床定位精度的检验

由于数控机床的的动作主要靠数控编程的指令来实现，因此定位精度决定于数控系统和机械传动误差。数控装置控制着机床各运动部件的运动，而各运动部件在程序指令控制下所能达到的精度直接反映加工零件所能达到的精度，所以，定位精度是一项很重要的检测内容

定位精度主要检测以下内容。

①各直线运动坐标轴的定位精度和重复定位精度检验。

②直线运动的原点返回精度检验。

③直线运动失动量检验。

④回转轴运动精度检验。