数控加工中精度的控制

张芬芬

（江苏省高淳中等专业学校 江苏 南京 211300）

1 引言

随着科学技术的发展，加工制造业对于零件的加工精度要求越来越高，普通的机床已不能满足加工要求，数控机床成为主流加工设备，运用得越来越广泛。

数控机床方便地解决了较复杂、高精密、大批量、多品种零件的加工问题，是一种高柔性的、高效能的自动化加工机床，代表现代化加工制造的先进发展方向。数控加工过程中会因为各种因素而导致加工零件的报废，增加生产成本。因此，对数控加工过程中零件精度的控制有着重要的现实意义[1]。

2 内部因素

2.1 机床自身的精度

包括机床材料的强度、滚珠丝杠和螺母配合精度、伺服电机自身精度、检测系统的精度及机床安装时的水平等。

对于数控机床，精度主要分为两种，即静态精度和动态精度。其中静态精度是指在数控机床不切削加工的状态下进行检测，其指标是机床自身的几何精度和定位精度，这样的精度只能体现数控机床的原始精度；动态精度实际上就是机床在切削加工过程中所测量得到的精度，该精度测量值包括了机床的初始精度值和在数控加工过程中生产场所及加工工艺影响后的精度值，包括了数控加工过程中刀具的选用、工件的装夹、加工振动等带来的影响。在数控机床的加工过程中不能对于数控机床的动态精度有效地控制，只能保证数控机床加工过程中的静态精度，原始机床制造的精度、数控零件加工的精度受很多方面的因素影响。

2.2 零件的装夹方式，也会影响工件加工精度

夹：即采用卡盘卡爪的装夹和平口钳的装夹，这种装夹方式最为常见。当夹持位置在工件不易变形处，对加工零件精度影响不是太大；但如果夹持的位置在薄壁、容易变形处，对零件加工精度影响非常大。对于加工零件精度较高的，如果有热处理加工工序，并不能完全消除，只能减少对加工精度的影响。

压：即使用压板或螺钉压紧的办法装夹工件，这类夹持方式也比较常见，主要是用来加工定位基准面较大的平面。这类装夹方式的加工，要求零件的定位、压紧处刚性比较好，不能引起加工零件的变形；这种装夹形式需要对定位基准面、压紧位置的选择、零件结构钢性等有一定的要求。

挤：即采用压板侧面逼近的方式进行装夹零件，这种装夹方式主要是用来加工刚性不足的板料。用垫块四周与工件相接触但不承受水平力的状态下，压紧垫块。这时工件不受垂直方向的外力作用，此时工件处于相对自由的状态。在这种形式下可以反复轻镗铣两个大面，使得加工应力得到充分的释放，因此加工后零件的变形量就比较小，工件能够得到较高的平面精度。

吸：即使用磁力吸盘或真空吸盘吸住工件进行装夹工件，这种装夹方式主要用在平面磨床上。但是这类夹持方式有一定的局限性，一是要求加工材料须呈现磁性，能够被磁铁吸住；二是要求加工零件刚性较好，能够保证较好的平面几何精度。

粘：即使用蜡或者胶粘住工件进行装夹工件，这种装夹方式主要是用来加工薄壁类零件。对于薄壁类的零件，通常都是采用平口钳夹持的方法来固定，但由于薄壁类零件在加工过程中很容易出现因夹持力过大或者因为加工过程中产生的温度过高，都会使薄壁零件出现变形的现象，都会使加工的零件精度受到影响。所以，为了保证加工薄壁零件的质量，我们可以采取粘贴的方法进行装夹，使薄壁零件完全地 粘贴在工作台上，消除工件加工过程中的切削力，使得工件在加工时不会在垂直方向发生位移，就可以避免这类问题的出现，从而提高零件的加工精度[2]。

2.3 加工路线对零件精度的影响

加工路线主要指数控机床在零件加工过程中，刀具中心相对于零件运动的轨迹和方向，即刀位点在加工中的运动轨迹方向。因而加工路线的确定对数控机床的零件加工精度控制也非常重要。同时，加工路线的完整程度也同样决定着零件加工的质量及精度的控制[3]。

2.4 操作工人的技能水平

虽然说数控加工对操作工人的技术水平要求低，但对于基本的装夹原理和测量方法还是要精通的，这两个方面直接关系到加工零件的质量，只有熟练掌握这两方面的知识，才能保证装夹的准确和测量的正确。

3 外部因素

3.1 机床所处的加工环境

温度除了影响机床自身的精度之外，也会影响机床在车间环境下的运行，主要包括车间温度的浮动，电动机的发热及接卸摩擦、介质影响等问题，这些都会使机床的形态和精度受到一定程度的影响，温度变化时容易丧失机床的调整精度，对机床自身的精度和加工零件的尺寸精度有一定的影响。此外，轴承的间隙也会随着温度升高而发生变化，从而影响加工零件的精度。同时，随着温度继续升高而造成温度分布不均匀的情况，使零件与零件各部分之间的相互位置关系发生变化，进而造成零部件的扭曲或移位。

3.2 振动对零件加工精度的影响

a）减少刀具的使用时间，因为振动会产生切削磨损，严重时会导致刀具边缘出现裂纹现象，从而降低了刀具的使用寿命。

b）在零件加工中，振动会降低零件加工的精度，导致加工零件表面出现震纹、降低工件表面的粗糙度值。同时还有可能影响工件与刀具之间的相对位移，进而直接影响数控机床的正常加工。

c）工作环境也会因为振动而产生极大的影响，使机床操作者身心健康受到极大的影响，进而产生工作效率降低的现象。

d）振动会使机床位移部件发生松动，加快机床零部件的磨损，使得机床的原始精度降低，从而导致机床加工的零件精度得不到保障，也会使机床的使用寿命降低。

e）零件加工中的振动会降低切削速度，从而导致生产效率的低下，同时，振动也加快刀具的磨损，使得刀具的使用寿命大打折扣，降低零件的加工精度。

4 解决措施

（1）选用机床时，由于机床自身的精度也有区别，因此要根据机床的型号和精度来选择所需机床。

1）机床的重要零部件，要选择耐磨性较好的。

2）对于机床的反向偏差需要定期进行检测和补偿，从而避免因反向偏差而产生的误差。

3）反向间隙误差的补偿是数控机床中反向间隙误差影响产生的，因此在数控机床的设计之初就需要对反向间隙误引起足够的重视，同时采取有效的方法进行避免。但是不可能做到百分之百无间隙，因此我们通过数控机床的控制系统对反向运动直接进行误差补偿的方法解决此问题，从而减少由于方向间隙带来的误差，提高机床的加工零件的精度。

（2）对于装夹方法，零件加工时可根据形状和加工精度要求进行合理选择。对于零件加工精度高的，必须从粗加工开始就要注意装夹方式的选择，否则由于装夹应力产生的影响会一直伴随整个零件的加工过程，最终影响零件加工精度，无论怎么处理都没有办法解决。

（3）严格遵守工艺路线制定的原则[4]

1）工序最大限度集中、一次定位的原则

2）先粗后精的原则

3）先近后远、先面后孔的原则

4）先内后外，内外交叉原则

5）刀具最少调用次数原则

6）附件最少调用次数原则

7）走刀路线最短原则

8）程序段最少原则

9）数控加工工序和普通工序的衔接原则

10）特殊情况特殊处理的原则

（4）对操作者进行培训，提高他们装夹和测量的能力。

（5）对于加工环境热源控制的方法 主要从两方面入手：1）对于由于机床工作而产生的热源，主要采取隔热的方式，使产生热源的零部件之间隔开，降低热源的集中，从而减低温度对零件加工精度的影响。2）对于车间内的温度，主要采取降温的方式，通过开空调、通风、排风的方式散热，降低温度对加工零件精度的影响。无论采取哪种方法，都不能完全去除温度对加工零件精度的影响，只能是尽量减少热变形的影响。

（6）对于震动的解决主要从两方面：1）对于机床的安装，尤其是高精密的机床，一定要挖减震沟，同时固定好机床与地面的位置。2）对于机床加工时的震动，可以减小背吃刀量，同时降低进给速度。

5 结语

综上所述，在数控机床进行零件加工的整个过程当中，对于零件加工精度影响因素有很多方面，对于这些影响精度的因素需要综合分析，从多方面加以解决，从而降低加工误差，有效地提高零件的加工精度。