影响数控加工精度的因素及提升对策

(湛江市第二技工学校，广东 湛江 524001)

1 螺旋锥齿轮数控加工机床

对数控加工机床的分析，需要以螺旋锥齿轮数控机床加工结构图为依据(见图1)，展开具体的分析，发现：其结构与摇台式基本一致，直接用计算机来替代复杂摇台机构，进而实现对转动轴A、B、C和直线轴X、Y、Z的联动控制。其中，X轴与Y轴是模拟摇台运动的联合运动法。在图1中，直线轴中x轴、y轴、z轴即刀具的X运动轴、刀具的Y运动轴以及床鞍的z运动轴分别对应图中的2、3、4；而转动轴A、B、C轴即刀具的旋转轴A、工件的安装轴B以及刀具的旋转轴C分别对应图中6、5、1。

图1 螺旋锥齿轮数控加工机床结构简图

在进行螺旋锥齿轮数控加工过程中，主要按照以下步骤展开：①刀具与工件的全面安装。②利用床鞍来移动刀具与工件到指定的加工位置。③进行铣削加工。④确定铣齿分度：向床鞍后方移动Z，分度工件；x轴与y轴联动运动，刀具在初始加工位置固定，同时Z到初始加工位置固定运动，随后就可以开始加工下一个齿。

2 影响数控机床加工精度的因素

2.1 机床受热升温

在螺旋锥齿轮数控机床加工过程中，影响到数控加工精度的因素包括机床、刀具、加工位置、加工系统以及变形等问题。究其原因，在数控加工过程中，由于数控机床的运行以及机床内部零部件、电机摩擦等产生热量，造成机床受热升温。这种运行和摩擦产生热量是很难避免的。但是，随着机床温度的上升，在一定高度时将直接影响到机床内部的零部件或结构，使钢铁材料受热发生形变。螺旋锥齿轮数控机床的发热会使得机床刀具出现移位，也会不断加剧零部件的磨损问题，使机床部件受热膨胀，烧毁数控机床内的线路和部件，进而影响零件加工的整体进度和质量。而且，许多工业应用数控机床对部件的精加工，一般会将机床安装于不通风的场所，因此将影响到整体外部环境的散热条件，对于数控机床的安全运行也会造成一定影响。这种温度过高的运行环境不仅会增加螺旋锥齿轮数控机床的运转负担，而且也会影响零件加工的质量与精度。

2.2 刀具本身的误差和磨损

在螺旋锥齿轮数控机床进行加工时，对于刀具的运行质量有非常高的要求，机床刀具也是加工零件中的一种，因此在生产机床用刀具的生产过程中也可能存在一定的误差，而且受加工条件的限制也会影响到机床刀具的整体精度，从而影响数控机床对其他部件加工的精度。而在对螺旋锥齿轮数控机床进行组装拼接过程中，在刀具的安装环节也可能受人为操作而出现误差，进而影响数控机床部件加工的精度。另外，在螺旋锥齿轮数控机床加工过程中，刀具与被加工工件的长时间接触会存在由于摩擦而产生高温现象，也会对刀具造成一定的磨损，对后期数控加工部件的精度造成影响。如果磨损到一定程度后不及时更换数控机床上的加工刀具，会使得整批被加工部件出现质量问题，对企业的经济效益和社会效益发展造成影响。

2.3 加工位置误差

在螺旋锥齿轮数控机床加工时，数控机床部件影响数控加工精度主要包括传动件、回转轴部件摩擦力等。这些问题都会使得在机床加工中，加工部件出现外观尺寸以及相对关系等方面产生精度误差。比如河南某加工厂在利用螺旋锥齿轮数控机床加工零部件时，因为加工轴的摆动角度超过误差允许范围，导致所生产出来的零部件外形存在变形等情况，不仅影响到数控机床部件的精度，最终导致这批零部件批量报废，在给工厂带来经济损失的同时，影响到工厂的经营形象。

2.4 加工系统误差

如果加工系统出现误差，还会影响到螺旋锥齿轮数控机床加工的整体精度。实际上，应用数控机床的目的就是减少人工操作的参与，提高数控加工精度。因此，实际应用到数控机床的工厂基本上会借助加工系统来减少人力参与度。然而，螺旋锥齿轮数控机床加工系统的准确性直接影响到零件加工的质量。由于加工系统在运行的过程中经常会采用多个子系统子部件的方式来组建，因此一旦某一个系统或部件出现问题，就会直接影响到数控加工的整体质量。而在运转过程中存在的系统误差则是由于多个部件的安装和运转过程产生碰撞或发热变形等现象造成的。随着科学技术的进步以及市场对于螺旋锥齿轮数控机床加工日渐提升的精度要求，将会影响到构件的进度，不断减小加工系统出现误差的可能性，尽可能减少加工系统的运行问题。

2.5 变形误差

在工业生产的过程当中，长期应用数控机床虽然会有效提升生产效率，但是随着长期的使用，数控机床将会产生变形问题。这些变形问题包括受外力作用影响下的夹紧力、重力和摩擦力等，导致螺旋锥齿轮数控机床的加工系统出现变形松动，严重时还会发生弹性形变和位移，极大影响机床加工生产的精度和效率。因此，应用螺旋锥齿轮数控机床的过程中经常会受外力影响破坏原有的加工质量，而如果没有及时发现机床运行过程中出现的变形误差，严重情况下还会造成数控机床的损毁，对生产企业造成经济效益和社会效益的损失。因此，随着数控机床的不断应用，需要相关技术人员加深对螺旋锥齿轮数控机床影响因素的研究，尽可能提升数控机床应用的稳定性与安全性，避免周边环境因素对数控机床加工精度造成的影响，促进国内数控机床加工生产质量的提升。

3 数控机床加工精度提升的有效途径

在螺旋锥齿轮数控机床加工过程中，数控车床的使用者需要不断积累工作经验，并在分析影响加工精度因素的基础上，探索提升数控加工精度的有效策略(见图2)。

图2 提升数控机床加工精度的有效途径

3.1 优化加工技术工艺

螺旋锥齿轮数控机床的自动化和智能化发展不仅能够有效提升零部件加工效率，还能有效减少由于人为操作造成的加工精度问题，有效提升零部件加工精度，减少数控机床加工中存在的安全隐患。即使有效地削减了人为操作造成的影响，但是机械本身存在的加工系统误差是难以避免的问题，因此在进行零部件生产的过程中，需要根据不同零件的生产实际需求包括质量标准、组件构成、性能特征等生产要求来选择合适的加工工艺[1]。针对一些外表形态和零件构成较为复杂的零部件，需要加强对加工工艺的分析和设置，在零件加工的初始环节进行全程监控，尽可能减少加工过程中误差的存在，从而有效实现加工工艺与零件加工的有机结合，真正推动螺旋锥齿轮数控机床加工精度的不断提升。

3.2 提高加工设备的精度

相比于国内传统机械加工生产技术，通过螺旋锥齿轮数控机床对零部件进行加工能够有效提高生产的效率和精度，因此具有非常强的应用优势。但是，在实际应用的过程当中由于数控机床设备本身存在一定的复杂性，应用技术也具有一定的难度，因此在推广应用环节上存在一定的困难。随着未来科学技术的迅猛发展，机械加工零部件的误差控制能力会不断提升。如今，在螺旋锥齿轮数控机床加工生产的过程中需要相关技术人员提高对机床部件的维护能力，定期对数控机床进行检修和故障排查工作，从加工设施的角度提升数控机床加工的整体精度。

3.3 改变设备运转环境

在螺旋锥齿轮数控机床加工零部件的过程中，机床所在环境也是影响加工精度的重要因素。机床加工过程中一旦出现过热的情况，很有可能会影响机床刀具的运行状态，因此影响到零部件的加工精度。为切实提升当前数控机床零部件加工的整体精度和生产效率，有效避免设备运转过程中机床的生产误差和损伤情况，应该在进行数控机床相关厂房修建的过程当中构建一种适合数控加工机床的运行环境，使机房内的数控机床能够保障高效稳定运行，尽可能延长其使用年限。比如相关技术人员应该加强对数控机床的定期维护，通过定期的清洁和润滑减少数控机床加工过程中的摩擦力影响，进而减少数控机床加工部件破损变形率。这种润滑操作不仅能够有效降低摩擦力对数控加工零部件受力作用的影响，而且还可以降低受力变形的发生率。此外，为减少数控机床构件自身性能存在的物理化学影响，需要构建一种通风、干燥、散热以及无直射阳光的工作环境，减少对机床自身的锈蚀情况，进而提高数控机床加工零部件的整体质量。与此同时，在建设厂房的时候应该注意数控机床的有效保护，使数控机床在运行的过程中，能够处于清洁干燥、无阳光直射、散热好的环境中，避免数控机床构件运行时受物理化学相关因素影响，有效控制数控机床相关设备部件出现锈蚀变形的问题，从而真正提升螺旋锥齿轮数控机床的加工精度[2]。

3.4 对零件进行就地加工

在进行螺旋锥齿轮数控机床零部件加工的过程中，难免会出现一些不符合使用要求的零部件，而针对这些精度以及技术质量等存在问题的零部件，可以采取就地再加工的方式来提升零件精度。在机械部件生产加工的过程中通过就地加工的方式能够有效避免零件在二次生产的过程中受到外部环境条件因素的影响，也能有效避免通过其他加工系统设施进行再加工而造成新的误差。因此，相关技术人员针对一些需要大批量再加工的部件进行修复加工时，可以不断优化当前数控机床加工系统和工艺，切实提升外部加工条件并进行二次加工，减少生产过程中的报废率，有效避免零部件加工过程中的原料和能源的浪费。

4 结语

当前国内工业生产行业中数控机床有着非常广泛的应用，因此需要不断提升数控机床的整体加工精度和质量，促进国内工业化进程的稳健发展。一般在进行螺旋锥齿轮数控机床加工的过程中会受到多种环境因素和设备因素的影响，需要加强优化内外部环境，通过实时监控等方式提升加工零件的质量和性能。