数控车床加工精度的影响因素及改进方法

陆九州

【摘 要】数控车床的加工精度与生产出来的零件质量有着密切的联系，在现实加工过程中，数控车床的加工精度会受到很多不同因素的影响。本文针对影响数控车床加工精度的因素进行简要分析，并提出了有效提高数控车床加工精度的改进方法。

【关键词】数控车床 加工精度 影响因素 改进方法

当前我国使用的车床大部分都是数控车床，它在我国机械制造领域的应用以经非常广泛，因为数控车床与其他普通车床相比，具有加工速度快、精度高等明显优势。数控车床的加工精度控制是影响车床工作效率的关键，这里的车床加工精度通常都是由车床自身的精度、数控编程的精度、伺服系统的精度插补环节的精度共同决定的。

1、影响数控车床加工精度的因素分析

数控系统的控制精度与车床的机械精度共同作用影响着车床的加工精度，細分之下，能够影响车床加工精度的因素可以概括为这样几大类：车床热变形引起的误差、车床几何误差、刀具磨损带来的误差、车刀几何参数引起的误差、伺服系统驱动误差等。在所有导致数控车床精度出现误差的因素中，伺服系统驱动误差与车刀几何参数引起的误差是最为常见的，下面对这两种主要因素进行分析。

1.1 伺服系统驱动因素

伺服系统的功能是通过驱动车床部件实现对零件的加工，伺服系统具体作用在定位车床的滚珠丝杠上，通过控制滚珠丝杠的传动误差对车床的定位精度造成影响。当前我国使用的数控机床基本都采用半闭环控制伺服进给系统控制，当机床开始工作之后，伺服电机会对丝杠进行控制，让其沿着反方向运转，在丝杠的运转过程中会出现空隙的空运转情况，从而导致反向间隙误差的出现。与此同时，车床的运动机构与传动机构会受到外力作用而出现变形，这时的加工位置和车床的其他位置所受到的外力也是不相同的，出现的变形程度也不相同，变形导致的间隙也会影响到车床的加工精度。

1.2 车刀几何参数因素

数控车床在加工过程中，车刀会根据数控编程的指令对所加工的零件进行切削，直到零件的形状满足程序的设定。切削零件所用的车刀有主偏角与刀尖圆弧半径，当用车刀切削棒料类零件时，它的轴线尺寸会有一些误差。这个误差和主偏角之间形成反比，当主偏角变大时误差会减小，而误差与刀尖的圆弧半径是成正比的，圆弧半径越大形成的误差也会越大。因此，在对车床的车刀加工轨迹进行数控编程时，需要根据不同的加工零件来调整车刀的轴线位移长度，同时，车刀的圆弧半径、主偏角和车刀与加工零件之间的高度偏差等等都会对数控车床的精度产生影响，在编程的时候都需要考虑在内。

2、有效提升数控车床加工精度的改进方法

一直以来，怎样才能有效提高数控车床的加工精度，让数控车床生产出来的零件更精密是很多学者思考与研究的重要内容。下面就以影响数控车床加工精度各种因素作为改进方法，提出几点具体的改进方法。

2.1 误差补偿法

误差补偿法的原理是有效借助数控系统中的补偿功能来补偿车床坐标轴上已经出现的误差，进而提升车床在加工过程中的精度。这种补偿方法有较高的实用价值，能够在一些精度不是很高的数控车床上生产出精度高的零件。误差补偿法的具体使用可以由硬件实施，也可以通过软件来实施。

由硬件来实施误差补偿法时对数控车床是有一定要求的，只有具备补偿功能的数控车床才能使用。上面分析到了采用半闭环伺服系统的数控机床在加工過程中出现反向偏差而影响到数控车床的加工精度，对于这一类的车床就可以采用硬件误差补偿法来提高加工精度。而对于没有补偿功能的数控车床，就只能采用软件编程的方法来使用误差补偿法。

2.2 误差防止法

误差防止法与误差补偿法是互补的，这种方式是在加工之间预防误差的出现。误差防止法主要是在数控机床的设计阶段与制造阶段就提升机床加工零件的精度，以此来预防加工过程中可能出现的误差。比如，可以通过对车床制造环境的严格控制来加大机床自身的刚度，提升机床加工精度。这种方法虽然能够从根本上解决加工过程出现误差的可能，大大提升数控车床的加工精度，但是这种方法也存在着非常明显的缺点。它的使用成本是比较高的，即车床的性能改进是与车床的造价之间成几何级关系的，而且想要提升现有的数控车床加工精度是非常困难的。

2.3 提高机床导轨的几何精度

机床导轨的结构设计、抗振性能与刚度都能对数控机床的加工精度产生影响，所以提高机床导轨的几何精度对数控机床加工精度的提升也是非常有必要的。根据不同的加工要求，可以选用不同的机床导轨。比如，对于功能比较全的数控机床来讲，应该采用的是斜床身，床身采用封闭式筒形结构。这样能够减轻床身的重量，而且筒形可以提升床身的抗弯曲能力，让数控机床在比较复杂的切削环境下依然能够保证较高的精度。同时，为了让数控机床可以在任何切削环境中都保持较好的刚性，可以在机床设计时使用镶钢滑动导轨副结构。

3、总结

综上所述，随着我国加工制造行业的不断发展，对数控机床的加工精度和效率都有了更高的要求。为了能够加工出更精密的零件，数控机床的研究者们一定要更深入的分析提升数控机床加工精度的有效方法。

参考文献

[1]滕章斌.车床加工精度控制的创新方法探讨[J].黑龙江科技信息.2013（18）

[2]夏莹.数控车床加工精度影响因素分析及对策研究[J].科技传播.2013（12）