数控机床精度链设计方法研究

朱莹

摘要 随着社会分工的细化以及科学技术的不断革新，各领域的新产品不断涌现，机械制造业作为我国国民经济发展的基础性产业，其生产产品的类型更加趋于精密化和复杂化，尤其是在那些航天、航海以及军事等关键领域所需要的机械零部件更加精准，技术要求也更为严格，而由于这部分零部件制造复杂且难度大，所以加工此类产品的设备需要不断更新和调试，数控机床的应运而生为精密化产品的制造提供了极大地便利，然而由于数控机床加工精度受到多方面因素的影响，所以数控机床在运动过程中时常会出现加工存在误差的情形，机械制造领域的专家学者开始逐渐关注和重视如何将机床运动的误差予以消除或者大幅降低，进而对加工精度予以提升。本文首先就现代数控机床的自身优势及其精度检测进行简要介绍，进而对数控机床精度连设计中应注意哪些问题进行浅析。

关键词 数控机床；精度连；设计方法；设计研究

中图分类号TH2

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）155-0073-02

数控机床随着科学技术的不断进步，其系统的控制模式也在不断的更新换代，传统的机床运动控制模式般难以将系统的动态运动特性直接予以体现，且不能准确的描述机床的运动特点，所以即使传统的数控机床控制系统较为简单且易于操作和控制，但是其优势并不能与其劣势相抵充，因为机械制造产品强调的是精度，所以传统的机床控制系统不可避免为机床的运动带来误差的情况下，其使用的范同逐渐受到限制。同时在传统机床运动控制系统中，坐标联动会进一步加剧误差范围的扩大，所以这对于强调精度的机械制造产品来说是致命的打击。因此，目前所普遍采用的数控机床越趋智能化，其不单单是一种技术的改革和创新，其囊括了诸如计算机技术、互联网技术、传感技术、机械制造以及成组技术、通信技术、信息数据处理技术、光电技术、现代控制技术等多种高科技，并将多种技术经过组合集中于数控机床的运动控制系统之中^[1]。

1 数控机床自身优势概述

普通的机床或者专业化程度较高的自动机床面临精密复杂零部件的制造同样束手无策，而企业在面临着市场激烈竞争的背景下，只有革新技术才能提高生产效率，才能通过降低成本获得更大的利润空间，数控机床作为一项技术革新，其不仅加工精度高，具有稳定的加工质量，而且数控机床可以进行多坐标联动，加工传统机床所不能加工的复杂的零部件，不仅能提升机床的加工效率，而且也使得产品的加工质量得到有效保障。除此之外，利于数控机床进行机械制造产品的加工也是对劳动者的福利，由于机床的智能化水平较高且自动化程度高，所以可以减轻劳动者的劳动强度。同时从数控机床产生与发展的历史可以看出，数控机床的发展更加趋于高精度、高效率、高柔性、高自动化且功能趋于多元化^[2]。

2 数控机床精度链设计方法探析

2.1 数控机床精度检测概述

数控机床因为所涉及的产品均为高精端产品，所以产品的相关系数出现丝毫差距也会影响产品的质量，因此对于数控机床在正式投入运行之前必须要进行精度检测，而且在数控机床的使用过程中也要定期对数控机床的精度进行检测。数控机床精度检测的常用工具为检套、检棒、步距规、千分表、桥尺等。数控机床的精度主要包括几何精度、传动精度、定位精度、重复定位精度以及工件精度等类型，同时不同型号的数控机床在精度检测方面所需要的条件和要求是存在差别的。

2.2 数控机床精度链设计的具体方法及注意事项

首先，要确保数控机床的精度就必须要对数控机床的运动系统形成有效的控制。数控机床的运动系统是一个相对较为复杂的动力学系统，加工精度是衡量数控机床是否具有良好性能的一项重要指标，其中影响数控机床加工精度的因素多种多样，既包括数控机床本身存在影响精度的因素，而且还有可能受到其他因素的影响进而出现误差，例如数控机床以及工艺系统出现变形、数控机床在生产的过程中产生振动以及磨损、数控机床的刀具存在磨损等等。不过在上述各影响因素中，数控机床自身精度是一个不可忽视的重要因素。因此，在数控机床运动的过程中，应尽量将机床的控制系统单独设置为一个较为完整的模块体系，尔后通过智能操作实现对机床系统的指令发布和有效控制，而且对于控制系统与设备整体系统的接口处更要实现对输出最的有效控制。

其次，要善于利用在插补前进行加减速的控制。数控机床的运动由于加工工艺以及加工技术的要求不同，所以对于机床各个坐标轴的运动速度也要根据具体的加工工艺进行适度调整，如果在运动中采取插补后加减速控制，那么机床很有可能由于速度变化过大进而导致加工误差增加，不仅违背了数控机床的运动目标，也会给产品质量带来瑕疵。因此，在机床运动加工过程中应善于在插补前进行译码，并根据时段的具体情况判断是否需要通过插补加减速度，这样不仅能使得机床加工速度的平稳过渡，而且也是减少误差的有效方法之一，进而提升加工精度。

最后，对于数控机床加工精度的提升主要包括两种较为有效的途径，一种是在数控机床开始运动之前，通过预检测发现机床所存在的问题与误差，进而从机床误差产生的根源入手进行该问题的解决，这样既能避免数控机床在运动过程中出现误差的可能，而且也能一次性保证产品的加工质量。另一种途径就是当数控机床在运动中产生误差之后，相关技术人员和操作人员通过对误差数据进行检测和分析，进而总结经验教训，对机床之所以出现误差的原因进行查找和完善，以期在今后的数控机床加工中能够有效对误差进行修正，降低机床出现误差的可能，提升数控机床的加工精度。前者属于误差产生的事前预防，而后者则属于避免误差再次出现的事后预防。其中事前预防作为标本兼治的有效途径之一，也是提升数控机床加工精度的基础性方法，所以在机械制造领域的各位专家认真致力于通过改善数控机床向身的结构、提升数控机床的刚度以及通过改善数控机床制造材料的稳定性等方面的研究，以期能够在数控机床运动之初就能将其可能产生的误差值缩减到最小，甚至是消除机床可能会产生的误差，进而提升机床的运行稳定性和精确性。

3 结论

综上所述，数控机床的广泛运用为现代制造业的发展和革新创造了可能并提供了条件，也为我国国内制造业的蓬勃发展和繁荣提供了巨大推动力。与此同时，数控机床的普遍应用不仅能在宏观上为国内外制造业的发展构建新的格局，改写制造业的历史，而且从微观的角度而言，数控机床在实践当中的普遍采用还能在很大程度上提高制造产品的质量，提升劳动者的工作效率和生产效率，同时该项技术也能在一定程度上影响和改变我刚当下制造业的生产格局和结构，创新生产管理方式。因此，在数控机床精度检测的过程中应严格按照机床的检测程序进行，而且精度的检测需要定期进行且每次检测完成之后都要将相关情况进行记录，对于精度检测过程中发现的问题及时设计具有针对性的方案予以解决，只有如此才能让数控机床加工系统更加精准，更好的为我国制造业的繁荣发展做出贡献。

参考文献

[1]李新友，徐寅，李强，等，多轴数控机床精度综合方法研究[J].机床与液压，2014，（19）.

[2]樊留群，朱志浩，陈炳森，提高数控机床运动精度方法的研究[J].同济大学学报，2000，28（4）.