试析数控车床精度加工

陈晓鸿

摘 要：随着社会化大生产的不断发展，各种机械设备越来越先进，为了有效保证产品质量，则需要不断提升产品生产精度。数控机床是当前普遍使用的设备，在各种生产加工中，起到了重要的作用。数控车床对产品精度加工有重要的影响，是保证产品生产加工实现质量标准的基础。可以说，数控车床的使用大大提升了产品生产效率，提升了准度和精度，使产品加工更加智能化，自动化，数控车床精度主要由机床精度、编程精度、伺服精度及插补精度决定。只有全面提高机床设计各个环节质量，才能保证整体精度与准度。通过CAD设计和计算机模拟技术能够全面确保机床加工达标，实现产品精度准度要求。文章主要通过对使用过程中机台精度分析，进一步提出提高机台使用效率的措施与方法，以此实现数控机床高精度要求。

关键词：几何精度；精度补偿；误差分析

数控机床是当前一种加工设备，代表着一个国家和地区的生产能力与水平。衡量机床质量的标准是其对金进行属切削加工时的精度是否达标。一个国家和地区拥有数控机床总量百分比能够有效衡量这个国家地区经济发展层次和工业制造整体水平，所以说，数控车床是先进生产力的代表，只有全面保证数控机床质量，才能提升产品质量，保证区域竞争力，赢得市场主动权。现代化，智能化的数控机床一直是世界各国非常重视的生产加工类设备，近年来，也随着科技的进步与发展而不断创新，形成了快速发展的良好态势。

1 数控机床精度分析

数控机床精度有多方面的体现，主要通过几何精度、位置精度以及加工精度来展现，任何一项不达标，则表明机床精度不符合要求。影响精度的因素也比较多，如果数控机床材质不合格，刚度不到位或者工作时间过长导致温度提升，均能对机床精度产生影响。

（1）数控车床几何精度。主轴几何精度和直线运动精度也对机床精度有着重要的影响。数控机床加工运作时，其工作过程主要是主动轴与回转轴之间的运行，二者需要在相对位置保持固定，可是，在实际生产过程中与设计情况有出入，两轴之间相对空间位置也并非固定不变，如果控制不好，构成主轴轴承零部件在制造环节中就会呈现一定的误差，这就直接造成了工作过程中受温度、工作强度、润滑等条件影响，使主动轴轴承精度、主轴箱装配质量产生影响，导致主轴和回转部件出现严重的不平衡问题。主动轴支承轴颈生产加工时，圆度误差也是较大的问题，前后同轴度误差也难以控制，存在一定程度偏差，而加工生产过程中，主轴运转会出现热效应变形，任何一点控制不到，都会导致数控机床主轴几何精度不准。（2）位置精度问题。数控机床除主动轴产生几何精度问题外，还会出现惯量匹配的问题，摩擦力及机床所用伺服电机在生产加工时，都会有惯量匹配问题，这种现象对机床位置精度产生影响。因为数控机床中各个部位的组件如油缸油泵、电动机、液压机等在长期运转过程中，会通过相互摩擦产生一定的热能，如果热能不能转化，则会在长时间连续工作后造成摩擦热量，使内部一些主要部件发生受热膨胀，出现严重的形变问题，这也就直接形成了实际尺寸与设计尺寸存在误差情况，如果各个零件结构内部热应作用下不对称，也会使构件出现微小的形变，而这种数控机床运转部件受热形变问题，最容易造成机床位置精度不准。（3）加工精度问题。数控机床加工精度有其特殊性，和几何精度，位置精度存在本质上的区别，加工精度受综合因素影响大，是整台机床在操作过程中各种因素综合影响的结果，同时，也与机床几何精度和位置精度是密不可分的，在加工生產过程中，其加工的精度主要受到传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件误差、刀具位置的误差等的影响大一些。另外，数控机床编程问题、生产工艺问题都能形成一定的加工精度影响，所以说，在生产过程中，需要不断提高加工精度，才能确保几何精度和位置精度准确，实现高质量加工作业。

2 检测数控机床精度

数控机床也存在老化的问题，特别是在使用一段时间后，与所有电气、机械设备一样，都有电子元件老化、零部件生锈、机械部件磨损等问题，只有全面做好数控机床铺检测，才能及时发现问题，通过定期的保养，确保设备运转良好，保养是否科学合理，对机床精度有着最直接的影响，能够对数控机床精度做进一步的补偿。

2.1 检测几何精度

几何精度对机床的影响较多，需要在运行过程中不断进行检测，确保运转良好。对机床几何精度检测工作中，需要对直线运动轴直线度进行检测，一般会用到平尺和千分表来检测，通过对部件在作业中的情况，科学测算垂直运动轴其他两个坐标轴线性偏差是否精准。对于普通立式数控加工设备而言，几何精度检测需要做到精细认真，一般检测项目有对机床工作台面平面度做检测，确保平整光滑；运动轴空间坐标不同方向移动产生角度是否保证垂直；主轴中心孔径，回转轴轴心线与机床工作台面是否保持垂直；机床运动轴X、Y坐标方向移动作业的时候台面平行度；X坐标方向移动台面T形槽侧面平行度；主轴箱延Z轴坐标移动直线度等，通过对各项目的检测，进一步确认机床铺几何精度是否达标，满足加工生产需求。

2.2 检测位置精度

数控机床位置精度受多方面因素影响，主要是定位精度、反向偏差精度和重复定位精度，不同的精度对机床造成的影响不同。定位精度就是数控机床工作台面或机床其他运动部件在实际运转过程中，是否在设定的运动位置，和编程指令有没有出入，是否达到位置一致。机床不同加工操作系统中，伺服系统、检测系统、进给系统出现问题，均会造成一定的误差，运动部件导轨几何误差容易产生位置精度不好的现象，定位出现误差就会加工生产出不符合设计的部件，零件尺寸就会不准确。

3 提高机床精度的措施

3.1 提高设计水平

从实际生产中看，目前我国使用的数控机床均是国产设备，一般机床加工生产企业都有研发能力，在自主研发，设计、制造、改进等方面有一定的水平，但是，还有一些部件是不能自主生产的，需要依靠进口，这就直接影响了整机质量。要想有效保证机床精准度，则需要在设计研发上下功夫。

机床主动轴是关键部件，在长期使用过程中，需要保证具备耐磨性和耐高温性，所以，在设计时，需要严格设计，保证满足对温度的适应性，对机床做好性能优化，确保机床加工精度。主轴系统设计需要对影响机床加工精度的构件安装到一个与主动轴中心相交的位置，与机床底座垂直安装，保持主轴箱两侧对称装配其余构件，只有这样，才能从理论上解决机床因受热对加工精度的直接影响。

3.2 提高机床几何精度

数控机床的几何精度对产品加工有一定的影响，如果控制不好，则会产生误差。几何精度对机床的生产精度起到决定性作用，只有全面做好几何精度控制，才能保证生产加工的精度。机床对零件加工生产时，主轴轴颈与轴承出现一定程度的摩擦，往往造成温度快速升高，与主轴箱箱体孔空间位置出现误差，则会导致轴承滚动，使轴承旋转变缓，影响设备的精度，只有全面控制好主轴轴承选配间隙，才能保证几何精度准确。

3.3 综合提高加工精度

数控机床使用是一个复杂的程序，需要严格把握各个环节，确保设计、制造、装配形成一个统一整体，实现机床的使用价值，加工精度合理控制，能够保证产品质量，需要综合性考虑，不能依靠改造一个部件来解决。需要充分考虑制造工艺中对机床精度影响的主要因素，通过对数控机床数控系统补偿值的重新设定，能够全面提升机床加工精度，保证机床良好运转。

4 结束语

采用数控机床加工大大提高了生产效率，但是，控制不力，也会造成生产加工的损失，只有全面做好数控机床检测与保养，才能确保机床生产质量，保持更高的加工精度，满足各方面生产工艺要求。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.GB/T16462-2007.数控车床和车削中心检验条件[S].