数控车床加工精度的影响因素及改善对策研究

陈薇薇

摘  要：数控车床是我国机械加工行业非常重要的一种加工设备，随着现代社会对零部件加工精度的要求越来越高，数控车床也必须要不断地进行优化与改进，从而确保能够加工出优质的零部件。数控车床在进行零件加工时存在许多不良因素影响加工精度，主要表现为伺服系统误差、刀具参数偏差以及圆整误差等。为了提高数控车床的加工精度，降低不良因素对加工过程产生的影响，可以从降低伺服系统产生的误差、改善数控车床自身性能以及加强数控车床加工误差补偿3个方面进行。

关键词：数控车床  加工精度  影响  对策

中图分类号：TG519.1   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（c）-0069-02

随着现代社会经济快速发展，许多行业对机械加工产生的质量要求越来越高，特别是一些高精密器械部件，对机械加工产品的质量和精度等级要求都非常高，这给机械加工行业带来了非常大的挑战。数控车床是数控加工中非常重要的一部分，许多工件的加工工艺都离不开数控车床，随着现代加工水平的逐步提升，数控车床加工精度无法较好地满足高精度零部件的加工要求，为此，必须要很好地控制数控车床加工中的各项影响因素。从现阶段数控车床加工现状来看，数控车床在进行小批量零部件加工时仍然有较大的改进空间，而对于加工一些形状不规则、加工精度要求高的零部件，数控车床也需要进一步优化。基于这样的状况，数控车床加工行业必须要深入分析影响加工精度的主要因素，从而做出有针对性的改善，为提高数控车床加工品质奠定基础。

1  数控车床加工精度影响因素

1.1 伺服系统误差产生的影响

数控车床在加工零部件过程中，会出现各种各样的不利因素影响车床的加工精度，从而降低零部件的生产品质，无法精准地控制零部件的加工尺寸。数控车床在工作中，伺服系统发挥了重要的作用，主要负责数控车床的运行工作，为车床正常加工提供源源不断的动力。数控车床在加工零部件时，工作人员就需要精确地把握待加工零部件的外形尺寸，操作车床刀具按照规定的路线行驶，这时伺服电机就要驱动滚珠丝杠为工件加工提供动力，当滚珠丝杠在相对运动中出现偏差，就会对零部件的加工精度产生不利影响，引起定位精度达不到加工要求[1]。

1.2 刀具参数偏差产生的影响

刀具是数控车床加工得以顺利进行的关键环节，在使用数控车床进行零部件加工时，刀具承担着切削零部件的重任，然而在实际加工过程中，无法完全消除车刀主偏角以及刀具圆弧半径给零部件加工带来的影响，尽管这种误差相对较小，一定程度上还是会引起数控车床的加工误差，特别当工作人员没有充分重视车刀主偏角时，会由于主偏角的降低而扩大数控车床加工误差[2]。为了降低刀具对数控车床加工精度的影响，在编写数控加工程序时要充分考虑到刀具参数偏差产生的影响，从而不断地修正刀具位移偏差。数控车床刀具端部较尖且存在圆角，同时刀具主偏角、刀具中心线与零部件加工面间的相对高度差等均会影响到零部件的加工精度，在程序编写过程中，需要进行相关程序设定降低这些因素对加工精度的影响。

1.3 圆整误差产生的影响

数控车床在进行零部件加工时，也会因为圆整误差方面的影响，造成加工品质偏低的问题。普通的数控车床加工过程中，通常会采用步进电机来控制刀具运动，其自身的脉冲当量直接影响到刀具最小移动距离，也就是刀具控制精度。在进行零部件加工中，脉冲当量是最小的单位位移值，脉冲当量数值的大小直接影响到数控车床的实际加工精度。在根据零部件加工尺寸进行数控编程时，仅仅可以将加工参数圆整到脉冲当量值，这种情况下就会出现圆整误差。圆整误差会造成实际的加工尺寸与零件尺寸产生偏差，一般情况下采用低插补间隙以及增加车床分辨率等方式减少加工偏差，不需要额外增加第三方软件进行误差补偿[3]。

2  改善数控车床加工精度的对策

2.1 降低伺服系统产生的误差

伺服系统在数控车床运行中占据着非常重要的地位，在实际加工过程中，伺服系统误差直接关系到零部件的加工精度，降低零部件的加工品质，为了有效地预防伺服系统误差对数控车床加工精度产生的影响，必须要采取相应的措施来弥补伺服系统产生的加工误差。数控车床在加工零部件时，伺服系统误差会影响到零部件直线以及圆弧位置的加工精度，为了解决这样的问题，可以从以下3个方面进行修正[4]：首先是速度误差方面的问题，主要表现为刀具在从运动状态进入到停止状态时，会由于惯性的存在出现一定的滞后，然而这种误差不会对零部件的直线加工精度产生影响，但是会降低圆弧部位的加工精度;其次是进给轴位置开环增益有差异，一般情况下当进给轴轴线与运动方向呈45°角时，进给轴的加工误差最小，实际加工精度最高;最后是伺服在加工圆弧面时，需要保证进给轴位置的开环增益都一样，同时最大程度地增加开环增益，从而保证零部件表面的加工品质。

2.2 改善数控车床自身性能

伴随着现代科学技术水平的不断发展，数控车床也得到了不断的改进和完善，加工品质以及加工速度也获得了大幅提升，加工精度越来越好。零部件加工精度的提升必然离不开数控车床自身性能的提高，也与数控车床自身的结构密切相关，所以，持续地改进和优化数控车床本身性能非常重要。一般情况下，全功能数控车床为了获得较好的自身性能、提高自身的加工效果，主要采用斜切造型取代传统的铸件机构，一方面可以有效降低车床的总体重量，便于产品运输与安装，另一方面也可以显著提升车床的抗弯以及抗扭性能，提高车床的整体稳定性[5]。另外，刀具也是数控车床加工中的重要部件，一些数控车床具备了全自动换刀设备，装备全面的刀具类型，确保加工不同尺寸、材質以及性能的零部件时均有相匹配的刀具，从而提高数控车床加工精度。

2.3 加强数控车床加工误差补偿

在应用数控车床加工零部件时，往往伴随着逼近误差、圆整误差等不良因素，为此必须要使用误差补偿工艺来最大程度地抵消这方面的误差。通常情况下数控车床的误差补偿主要体现在数控编程方面，在进行数控车床加工程序编写时就充分考虑到圆整误差等影响因素，对相应的参数进行设定，抵消加工中的误差，从而确保数控车床的加工精度。对数控车床加工误差进行补偿是最直接、有效的改善措施，能够极大地改善数控车床加工精度，为机械加工带来较好的经济效益。在使用误差补偿办法来提高加工精度时，要根据不同的车床设备采用不同的参数设置，并且可以通过硬件调整以及软件更改等方式来实现，从而确保加工过程的稳定性。

3  结语

随着现代机械加工精度要求的越来越高，数控车床必须要建立有效的措施降低各种不良因素对加工精度产生的影响，确保数控车床加工过程的稳定性，提高数控车床各种形式零部件的加工精度，为我国机械加工行业的进一步发展奠定基础。

参考文献

[1] 顾宏.基于数控车床加工精度的影响因素分析及应对策略探究[J].新型工业化，2018，8（2）：64-67.

[2] 陈艳，胡丽娜.数控车床圆弧型车刀加工的精度补偿问题[J].制造技术与机床，2015（9）：147-150.

[3] 谭峰，殷国富，方辉，等.基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析[J].组合机床与自动化加工技术，2015（4）：29-32，36.

[4] 徐凯，张会妨.数控车床利用刀具磨损补偿进行二次精车保障加工精度的方法[J].制造业自动化，2013，35（24）：50-51.

[5] 周广平.浅析车刀几何参数对数控车床加工精度的影响[J].机床与液压，2006（5）：233-234.