数控车床加工精度的影响因素与提高策略

摘 要：新时期信息技术的快速发展为很多工业设备带来了新的发展方向，例如传统的机床结合信息技术变为数控机床，大大提高了机床的自动化程度，同时也提高了机床的加工精度和加工效率。对于数控车床而言，加工精度的测量是衡量其性能的重要标准，数控车床精度的高低直接影响着零件加工质量的高低。而减小加工误差，减小公差等级，提高零件的加工精度是保障产品质量的关键步骤。因此，本文通过对影响数控车床加工精度的因素进行分析，阐述了数控车床的工作原理，并根据该工作原理探究给出提高数控车床加工精度的方法。

关键词：数控车床；加工精度；影响因素；对策

数控车床的加工精度是该车床加工的零件最高能达到的精细度，也就是车床本身加工精细度的大小，例如传统车床加工零件的表面粗糙度能达到Ra6.4，但数控车床可以轻易达到Ra1.6，甚至更低的粗糙度。但是零件的加工精度指的是零件加工完成后，零件的尺寸和粗糙度等参数和设计参数之间的误差。数控车床的加工精度越高，加工零件的精度也会相应提高。此外数控车床加工是按照指令执行的，避免了人为操作的误差，因此零件的一致性好，质量稳定，而且加工效率更高。所以为了提高零件的加工精度，首要就是分析得出影响车床加工精度的因素有哪些。

1影响数控车床加工精度的因素

1.1机床自身的刚性与稳定性

数控车床的加工精度是由两部分组成，一部分是机械设备的精度，另一部分是数控的精度。一般来说数控车床采用闭环控制，其数控精度非常高，影响整个数控车床加工精度的往往是其机械设备的精度。而车床是旋转加工的，车床自身的刚性是否满足车床上各种设备的需要，这对于车床加工精度而言是非常重要的。如果车床自身刚性或稳定性不好，即使不加工零件，车床运转时自身也会摇摆不定，其加工精度可想而知。

1.2原料与误差

数控车床在加工前都需要进行对刀，而对刀是否准确需要进行测量，这个测量也会导致一定的误差。而且车床所使用的道具有很多种，不同道具的长度、大小、刀刃角度都不同，这在对刀时都会有误差存在。有时候同一零件加工需要使用到多把刀具，每更换一次刀具就要对一次刀，多次对刀其误差便会累积起来，总体误差会更大。此外，车床在加工时，车床主轴会受到不同方向的力，而外力会使得轴承之间出现不同的空隙，因而轴承的空隙便会一会在左一会在右，一会在上一会在下，各种误差累积起来，最终的误差便会相对比较大。而且车床运转时所受的力大小也不一样，产生的轴承空隙也不同，对于加工精度的影响较大。

1.3切削用量的选择

在加工零件时，数控车床会设置切削用量，即主轴转速、背吃刀量和进给量。这三个参数设置不同也会导致零件的加工精度不同。比如说根据所加工零件的材料和加工的刀具来定背吃刀量，如果背吃刀量过大，则会导致主轴径向力过大，轴承间隙变大，加工精度降低，而背吃刀量过小，加工效率就会太低，经济性不好。

除此之外，数控车床的安装精度、几何精度、夹具的精度还有测量器具的精度等都会对车床的加工精度有所影响。但这些影响都是无可避免的，只能尽可能减小误差，但不能消除误差。同时，分析影响加工精度的因素要結合实际分析，不断优化每一处产生误差的部位，最终确保加工误差降到最低，保证加工精度达到最高水准，充分发挥数控车床的加工性能。

2工作原理的分析

数控车床是一种集成化的设备，自动化程度很高，各种仪器设备的工能相互补偿，进而使得整体车床功能非常全面，而且它可以实现批量化生产，同时保证加工精度，对机械加工而言非常重要。数控车床大体分为三部分，动力源、传感器和控制单元，其具体的加工需要经过以下六个步骤。

（1）零件图纸。设计人员根据零件特征设计出加工图纸，进而为实际加工提供依据。

（2）根据图纸编制加工程序。工艺员根据图纸编制出加工的工艺卡片，然后数控加工员再将工序卡片的内容转化为数控加工程序。

（3）将编写好的加工程序导入数控车床，等待加工指令。

（4）接受到数控加工的指令，伺服系统开始运转，驱动整个车床开始加工。

（5）在受到伺服系统的动力之后，车床的其他部件按照数控程序要求开始启动。

（6）数控车床开始连续加工零件，各设备有序配合，最终加工出质量达标的零件，整个加工过程结束。

六个步骤环环相扣，是数控车床加工的必要过程。而整个过程也需要操作人员的配合，例如将加工好的零件移开，或者是为数控车床上料，但最重要的是操作人员需要监视数控车床的运行状况，防止意外发生。

3提高加工精度办法

3.1精定位基准法

数控车床的加工一般会分为多步，首先是粗加工，然后半精加工，最后精加工，每一次加工的定位基准都是基于上一次加工所得到的面，但是毛坯的精度无法保证。而精基准面法可以解决这个问题，该方法是在毛坯上先加工一个定位基准面，直接采用加工的表面作为基准，这可以减小毛坯面的定位误差，从而提高了加工精度。在进行轴类零件加工时，这种方法的优势尤其明显，它可以降低圆跳动带来的误差影响。

3.2控制主轴箱温度

数控车床在加工时主轴会快速旋转，因而会产生很大的热量，而目前很多数控车床还不具备给主轴散热的装置。因而主轴在加工时无法散热，温度急剧增加会导致主轴产生热变形，具体表现形式有主轴对中性不好，旋转时会带有圆周力，轴承空隙也会发生变化，这些因素都会影响加工误差。针对这一问题，可以在主轴部位增加散热片，或者采用切削液来散热，减小主轴受热变形量，提高加工精度。

3.3补偿误差

上文提到很多误差无法消除，只能尽可能减小，但无论如何还是存在的，这时便可以考虑误差补偿，这样便可以进一步降低误差。而误差补偿又分为硬件补偿和软件补偿。

3.3.1硬件补偿

数控机床的硬件补偿主要是刀具补偿，将不同刀具的参数考虑进去，减少刀具对加工精度的影响，此外还有滚轴丝杠等连接件的误差通过半闭环控制进行补偿，消除丝杠之间间隙带来的误差。

3.3.2 软件补偿

软件补偿主要是实现机床的插补，采用插补的方式补充间隙，进而满足加工要求。当数控车床的运行方向发生改变时，数控装置可以检测到滚轴丝杠反向的间隙值，进而根据移动指令在软件层面进行坐标补偿，减小反向间隙对加工零件精度的影响

4结语

要提高数控车床加工精度首先要分析清楚影响其加工精度的因素，进而针对这些因素提出合理的应对措施。提高了数控车床的加工精度可以保证零件加工的质量，同时也可以促进整个数控车床行业的发展，进而加工出精度更高的零件。

参考文献：

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[2] 刘芳. 浅析数控机床加工精度的影响因素与优化策略[J]. 新校园旬刊， 2016（7）：106-106.

[3] 鞠自强. 关于数控机床加工精度提高方法的分析[J]. 中国机械， 2014（1）：89-90.

作者简介：

黄晓鹏，出生日期 1995.6.10，性别 男，民族 汉，籍贯 山东省烟台市莱阳市，学历 本科，研究方向 专业是机械设计.