影响数控车床加工精度因素与控制策略微探

王新峰

摘要：数控车床是零件加工的重要设备，可以在很大程度上提高零件生产效率，但在实际加工过程中，很容易引起零件加工精度问题。基于此，本文先从伺服系统、刀具参数、加工程序等方面论述影响数控车床加工精度的主要因素，再从弥补伺服系统误差、提高车床的性能、运用编程法进行修正等方面分析数控车床加工精度控制策略的优化方法，从而提高数控车床的加工精度。

关键词：数控车床;加工精度;逼近误差;误差补偿

0  引言

数控车床是实现自动化加工的重要手段，可以通过编程的方式对零件进行加工，具有极高的生产效率。然而，一旦生产过程变得复杂化，零件的加工就会产生较大的误差，对零件的成品效果造成极大的影响，因此，需要采取有效的控制手段，对数控车床加工精度控制策略进行优化。

1  影响数控车床加工精度的主要因素

1.1 伺服系统

数控车床的控制过程较为复杂，需要通过伺服系统才能实现有效的控制，实现零件的加工过程。伺服系统是一种反馈控制系统，能够有效地追踪目标零件，对其进行控制，从而完成零件自动化加工的过程。在数控车床加工过程中，通常会使用半闭环型伺服系统，这会导致伺服电机在转动过程中出现倒转现象，形成非常明显的空转，导致零件在传送过程中产生较大的偏移，进而使零件的加工过程产生较大的误差。零件在加工过程中会受到许多外力的影响，例如：零件在数控车床在运行过程中，会让零件受到一定的外力作用，零件在加工过程中极易发生形变，产生大量的弹性间隙，从而对零件的精度造成影响。在数据车床加工的过程中，需要对方向间隙引起足够的重视，因为同一方向上的误差存在叠加的可能，会让误差的产生趋势逐渐增大，对数控车床加工精度的影响极大[1]。

1.2 刀具参数

零件的加工主要是通过刀具实现的，需要通过刀具对零件进行打磨、转孔等进行一系列的处理。数控车床刀具运转过程中，受到刀尖圆弧和车刀主偏角等因素的影响，零件加工过程中会形成一定的偏差，随着加工过程的进行，主偏角将会越来越大，进而导致零件的误差逐渐增大。因此，在数控车床加工的过程中，需要合理地使用刀具，选择合适的刀具加工参数，从而提高数控车床的零件加工性能，有效地降低刀具位移或旋转过程中产生的偏差，提高数控机床的加工精度。

1.3 逼近误差

逼近误差是由零件轮廓编程产生的，是一种无法避免的误差，通常采取误差的手段进行解决。在零件的加工过程中，需要采用线性分割的方法对零件进行處理，尤其是在不规则零件的处理上，刀具很难按照预定的轨迹对零件进行加工，使刀具的加工轨迹较为模糊，对于零件的细节部分很难进行精加工，从而造成零件的加工误差。

1.4 车床状态

数控车床的运行状态是影响数控车床加工精度的主要因素之一，通常情况下，影响车床状态的因素如下：

第一，车床在加工过程中会产生大量的零件废料，这些废料将会对零件的加工过程造成一定的影响，甚至影响刀具的正常运行;

第二，电压或电流的稳定性会影响车床的运行状态，一旦电压或电流发生变化，将会导致刀具加工过程中出现卡顿的现象，对零件加工的精度造成影响;

第三，一旦车床加工过程中产生电磁波，将会引起车床发生轻微的震荡，对数控车床的精度造成一定的影响。因此，需要采取有效的手段，让数控车床保持良好的运行状态[2]。

1.5 加工程序

零件的加工形状和尺寸主要是由数控机床的加工程序决定的，只有保障了加工程序的正确性，才能提高零件的加工精度，防止加工过程产生较大的误差。在零件加工过程中，若是程序存在一定的误差，将会在极大程度上影响零件的加工质量，甚至可能作为废品处理，因此，在实际加工过程中，多采用自动编程的方式，从而降低人工编程出现误差的概率。对于一些比较复杂的零件，自动编程的方式很难对零件的加工过程进行有效地编程，这主要是受到自动编程技术层面的影响，只是通过自动编程不足以处理复杂的零件，需要人为的介入，采取一定的手段，对自动编程无法处理的部分进行人工校正，弥补自动编程在技术上的不足之处，从而提高数控车床的加工精度。

2  数控车床加工精度控制策略的优化方法

2.1 弥补伺服系统误差

伺服系统是在数控车床中具有关键性的作用，是实现零件自动化加工过程的重要基础。在零件加工过程中，伺服系统对数控车床的精确影响较大，采取有效的措施降低伺服系统的误差。伺服系统在控制过程中，需要对零件进行加速、恒速、减速等，零件在移动过程中，很容易产生一定的偏移造成误差，影响零件的加工。为了解决零件移动过程中的偏移问题，可以根据零件的移动规律，对伺服系统的误差进行弥补。例如：在零件减速过程进行控制时，可以采用加减速算法对零件的位置进行计算，对零件进行适当的跟踪定位，提高零件移动过程中的稳定性。

在跟踪定位的过程中，需要先找到减速点的位置，具体方法如下：

第一，可以根据升速过程的相关参数进行确定，通过对称点来找到减速点的位置;

第二，可以通过减速时间、减速加速度等进行确定，通过合理的计算便可以确定减速点的位置。通过减速点对伺服系统的误差进行弥补，可以有效地减少误差。

2.2 提高车床的性能

为了提高车床刀具加工的精度，需要提高车床的性能，让车床对零件的加工过程不会对刀具产生较大的影响。例如：可以为数控机床提供稳定的底座，使其在加工过程中不会产生晃动，让刀具运转更加的稳定，从而提高数控机床加工的精度。为了提高刀具加工过程中的稳定性，可以对机床的结构进行改进，采用斜床的结构，能够有效地防止刀具加工过程中产生大幅度震动，影响加工精度。在选择刀具时，需要选择耐磨性良好的刀具，按照零件的规格合理地选择刀具参数，并对刀具进行仔细的检查，确保锋利程度。如果发现刀具存在问题，如卷刃、断裂等，需要对刀具进行打磨或者及时更换刀具，防止因刀具产生的精度问题。为了保障车床的加工条件一致，需要使用规格相同的刀具，实现刀具的标准化和统一化，避免因为刀具的产生误差。对不同的零件进行加工时，车床需要进行刀具的切换，这主要是通过刀具切换装置实现的。在该装置中需要建立完备的刀具资料库，对刀具的参数进行详细的记录，从而保障车床能够有效地完成刀具的切换，提高零件的加工质量[3]。

2.3 采用误差补偿与防止

为了减少数控车床的逼近误差，既可以使用误差补偿法对误差进行补偿，又可以通过误差防止法来对误差进行一定的预防。误差补偿法主要包含两方面的内容：一方面需要对插补算法进行补偿。通过该补偿可以有效地对刀具运行轨迹进行控制，提高零件的加工精度;另一方面需要对刀具进行补偿。通过刀具补偿的方式让刀位点的运动轨迹与零件的轮廓相同，让刀具能够更精准的进行加工。

误差防止法是一种误差预防措施，可以有效地避免误差的产生，从而提高车床加工的精度。误差防止法需要对车床的结构进行改进，在根源上消除误差。例如：可以让车床的床身保持水平，改变车床的刚度，对车床的结构进行合理的控制。因此，在选择误差消除方法时，应该先使用误差防止法，再使用误差补偿法，将两种方法结合使用可以有效地减少误差，提高数控机床的加工精度。

2.4 加强车床的状态控制

车床在对零件进行加工之前，需要对车床的运行状态进行检测，确保车床处于良好的运行状态。为了让车床具有良好的运行状态，需要做到如下几点：

第一，需要根据车床实际加工的结果，对车床进行动态调整，并对车床的重要结构做好养护工作，保证车床处于稳定运行的状态;

第二，使用前要对车床做好清理工作，防止零件的废料对加工过程造成影响，需要定期对废料进行清理;

第三，需要注意车床的使用环境，严格控制粉尘的含量以及温湿度，避免外界因素的影响;

第四，車床需要水平放置，这样有利于传送带的水平传送，并且可以保证刀具加工的精度。

以温度对车床加工的影响为例，在对车床的状态进行控制时，工作人员需要对车间的温度进行控制，让温度稳定在一个适宜的范围，防止高温或低温的产生这主要是为了防止设备出现热胀冷缩的现象，对零件的加工精度造成影响。

此外，还有一些温度升高现象是不可避免的，如刀具与零件之间摩擦造成的高温，为了降低刀具和零件的温度，可以采用淋水的方式减低温度，防止热胀冷缩现象的产生，从而提高车床的加工精度。

2.5 运用编程法进行修正

在对一些结构复杂或精度要求较高的零件进行加工时，需要采取自动编程与人工校验相互结合的方式进行编程，保证车床的加工精度。人工校验主要是通过编程法对误差进行修正，可以有效地消除间隙误差。编程法可以有效地实现插补加工的过程，对误差进行弥补或还原。编程法在使用前，需要将反向间隙值编入程序中，当车床加工过程出现误差时，系统将会调用事先存好的反向间隙值对误差进行修正，从而提高车床的加工精度。在编程法完成后，需要做好车床的调试工作，对误差修正的准确性进行检验，确保能够真正的消除误差。在调试过程中，需要根据车床对零件的实际加工情况对程序进行分析，科学合理地对加工的细节进行检查，保证调试结果的准确性[4]。

综上所述，提高数控车床加工精度对于零件加工过程非常重要，能够有效地减少零件产生的误差，提高零件的质量。因此，机械加工厂需要不断地对数控车床进行优化，从多方面对误差进行调节，提高零件的加工精度，从而让企业更好地发展。

参考文献：

[1]王竹叶.数控车床加工精度的影响因素与控制策略[J].南方农机，2020，51（08）：173.

[2]郑美超，王智群.数控车床加工精度的影响因素[J].南方农机，2020，51（08）：174.

[3]陆道泉.新时期数控车床加工精度的影响因素及优化方法[J].计算机产品与流通，2020（08）：132-133.

[4]郑坤华.数控车床加工精度的影响因素及提高方法[J].企业科技与发展，2019（10）：128-129.