数控车床加工精度的影响因素与提高策略

刘培培

（上海震旦职业学院 上海 201908）

1 引言

近些年来，我国经济实现了快速发展，在我国经济发展中机械装备行业发挥了关键作用，在机械行业不断发展过程中，对于机械中的各种使用零部件的精度提出了更高要求。在现代各种机械加工过程中，数控车床得到了广泛使用，能够对各种零部件进行加工，而且加工效率比较高。对于数控车床加工精度产生影响的主要有内因和外因两个方面因素。其中外因有加工材料、操作人员以及加工环境等因素，内因主要有数控车床本身在编程精度以及插补精度等方面的原因。机械中各个零件的进度会对机械正常运行产生直接影响，因此，只有确保数控车床在加工中的精度，才能更好地生产零部件，进而推动我国机械行业的发展[1]。

2 对数控车床加工精度造成影响的因素

2.1 电气伺服系统造成的影响

在使用数控车床对零件进行加工的过程中，电气伺服系统对于车床的运行会产生直接的影响，这个系统是负责车床正常运转工作。常见的电气伺服系统如下图一，此系统的准确度与加工零件精度有直接关系，在对机械中各种零件进行加工的过程中，需要重点关注的就是零部件以及刀具的位置，对于位置需要进行严格的控制，在这种情况下，伺服电机运转可以实现让滚珠丝杠进行前移或者是退后的工作，在对着这两者进行位置的调整过程中，如果伺服驱动和滚珠丝杠其中任何一个发生了转动的误差问题，就会给零部件的生产精度造成很大影响，严重的可能会造成零件不能使用或者是失效的情况。

图1 电气伺服系统

2.2 切削刀具造成的影响

在数控车床的加工过程中，需要使用刀具进行零件的切削工作。刀具本身就有主偏角以及刀尖圆弧，这就容易导致使用刀具对零件进行切削时发生一定程度的误差，但是在零件加工不断增加的过程中，产生的这种误差就会不断增大。因此，在对零件进行加工时，需要将刀具与轴线这两者之间的误差充分考虑进来，再结合合理的编程，将刀具产生的生产误差进行修正。除此之外，还能通过另外一种方式，就是将刀具的结构进行合理优化，目前这个阶段中使用的刀具一定会出现加工方面的误差，所以，对刀具进行设计的人员可以充分考虑刀具的构造进行合理优化，尽可能地减少加工中造成的误差[2]。

2.3 数控轨道造成的影响

在使用数控车床进行零件加工时，对于精度造成影响的一个重要因素就是数控车床中的轨道位置，数控车床的轨道见下图2 所示，如果出现偏差会对精度造成很大影响。在使用数控车床进行加工之前，需要将各个零件的具体位置进行精准校对以及测量，这个步骤是很关键的，直接决定了数控车床的加工精度，属于必要的加工前提工作。在实际的加工过程中，一旦出现了车床轨道受到了不同程度的磨损或者是小量偏移等情况，都会对加工的零部件产生极大的影响，导致精度下降。除此之外，还有一部分是由于操作人员的失误而造成的车床出现轨道偏移情况的发生，进而对于零件的质量产生极大的影响。

图2 数控车床的轨道

2.4 圆整误差造成的影响

圆整误差具体来说就是在进行生产过程途中，进行圆轨迹或者是圆弧运动加工过程中，这种运动轨迹和实际数值之间会产生很大的误差，对于一些数控车床来说，刀具的实际运行轨迹主要受到电机的控制，因此，步进电机产生的脉冲就会对刀具实际运动的最小距离起到决定性作用。结合图纸对数控车床中的各种工件展开合理编程，需要充分结合图纸的具体需求对脉冲数值进行设置，让数值成为一个固定的铲除。在对工件进行加工的过程中，通常情况下脉冲当量会设置成为加工中的最小位移数值，因此，在这个加工中能够对工件大小以及精确度产生直接影响的就是脉冲个数。

2.5 编程误差造成的影响

当技术人员结合图纸对数控机床进行准确编程的过程中，其中会出现一些的编程误差情况，造成这种误差的重要原因就是数控机床里面的数学逻辑出现了问题，面对这种编程中出现误差的情况，一般使用的解决方式就是插值法会这是将数控车床的分辨率进行提升，进而最大程度地减少误差值，提升精准度。技术人员在进行这种误差处理过程中，一般不会使用其他的补差程序。

3 有效提升数控车床加工精度的具体措施

3.1 制定合理解决伺服系统误差的方案

伺服系统是数控车床中的主要组成部分，对于车床的正常运行起到了直接的影响，并且对于车床的生产精度也有着关键的影响，还能更好地保证各种零部件的加工质量。基于这种重要性，为了最大限度地提升伺服系统的准确性，在选取伺服系统设备的过程中需要选择性能好的，具体的伺服系统设备有伺服电机、伺服控制单元以及伺服进给单元等等，在此基础上，还需要不断优化伺服的控制系统。在使用伺服系统对圆弧或者是圆环等零件进行加工时，需要对进给轴进行精确的设计，设计为开环增益，这样可以有效地提升零部件中轮廓的加工精度。在实际的零件加工中，进给轴需要一直保持在四十五度的位置上，因为在这种倾斜角度下进行相应的加工，才能对零件的精度以及质量进行更好的保证。

3.2 合理控制数控车床的轨道精度

目前，我国的机械领域获得了很大程度的快速发展，并且对各个零件的进度有了很高的需求，在这种情况下，给我国的数控机床等加工带来了更大的挑战。为了提升数控车床加工的精度，可以选择使用斜床造型的车床机体，这样的结构能够起到合理降低自动的情况，并且这种结构设计使用的是封闭式的筒形构造，这种设计对于提升机床的抗扭以及抗压方面的水平，并且还能加强数控车床在实际运行中的稳定性。对数控车床进行轨道进度的合理改善，就需要给车床里面的车座实现结构方面的优化，除此之外，还需要对轨道的机构进行相应的设计改造，数控车床一直保持在高负荷的运转过程中，车床的轨道很容易受到震动而出现比较小的偏差或者是磨损。为了更好地避免这种情况的发生，就需要相关技术人员对床的轨道进行定期维护以及清理，而且需要对轨道正确地进行矫正。

3.3 合理减少道具偏差的主要措施

在数控车床对零件进行加工时都会使用到道具，但是刀具自身有偏圆角以及刀尖圆弧等方面的特点，在实际的加工中就会产生不同程度的误差。因此，需要对加工中使用到的道具进行一定的处理，能够有效降低刀具带来误差的主要方式有以下两种。第一种，就是对刀具的自身结构进行一定的优化以及改进，刀具的相关设计人员需要充分了解道具自身存在的缺点，并且结合加工需求进行一定的改进，数控车床具有自动化程度很高的忒单，因此，在进行道具的配置方面，需要对使用的全部刀具都使用相同的设计准则，并且把刀具库里面的全部刀具都进行相应的结构优化，这样可以最大限度地降低由于道具造成的加工误差情况。第二种，就是需要结合道具的实际特点进行误差的计算，再结合误差对创建误差的修补，在实际的加工过程中，对加工中存在的各种误差不断进行相应修正，以此来确保实际加工中各个零件的精度。

3.4 使用编程法提升加工精密度

在使用数控车床进行加工的过程中，设备低速并且单项实现定位到插补点位置时，编程法这种方式就可以实现插补以及加工，插补加工主要是当数控设备在进行加工运转时，一旦出现了正向偏差的情况，需要使用反向间隙插补的方式将偏差进行还原，并且把机器中的运转系统合理地补回到正轨位置上。在使用数控车床进行加工的过程中，通常情况下会多设置一些地址储存系统，这些系统主要是用来存储每个轴的一些反向间隙数值。如果车床在实际运行中，出现了不正常的指令，或者是指令发生了不规则的变动时，各轴之间的反向间隙数值就会直接存储到上面说的系统中来，这个储存系统可以把这些反间隙值直接进行合理的读取，这样就能达到使用编程方法把数值进行正向的修正目的，从而消除之前的反向偏差，进而提升加工的精密度[3]。

3.5 提升相关操作人员的实际技术水平

数控车床中涉及的技术是综合性的，因此，对于具体操作人员技术能力有很高的要求，如果技术能力不能符合实际的操作需求，可能会给数控车床的加工精度产生极大的影响，导致精度下降。基于这种现状，需要提升操作人员的相关技术能力，提升能力主要从以下的两个方面着手，一方面就是招聘一些专业能力比较强且有丰富工作经验的人员进行数控车床的操作，在进行操作的过程中，需要技术人员具有读图纸的能力和机床的编程能力，这就需要相关操作人员具备这两方面的能力，并且有相关的工作经验。此外，管理人员不仅需要具有以上两种能力，还需要具有更加专业的管理能力，并且具有一定的交流以及工作协调方面的能力，这样可以确保加工流程中的各个环节之间实现高效合作，一旦出现什么问题可以及时沟通加以解决。另一方面，需要对现有的操作技术人员加强培训以及考核，并且创建高效的奖罚制度，需要对操作人员比较强的员工进行奖励，对于一些操作水平不规范的人员进行相应的处罚，奖励或者是处罚主要都是为了让员工提升自身对操作的重视，并且提升自己的专业能力，从而提升加工精度，更好地为我国机械领域提供服务[4-5]。

4 结语

综上所述，数控车床在我国的机械领域发挥着关键的作用，数控车床具有很多的优点，自动化程度比较高且精度高。精度在数控车床中占有很重要的位置，因此，需要对车床进行技术以及自身的改进以及优化，技术人员可以从制定合理解决伺服系统误差的方案，合理控制数控车床的轨道精度，合理减少道具偏差的主要措施，使用编程法提升加工精密度等多个方面入手，以此来提升加工精度，提升效率。