关于数控车床加工精度的影响因素分析及提高方法探讨

张涵

摘 要：自工业革命以后，随着科学技术的进步，数控技术应运而生，数控技术与数控机床运用在生活生产中的各个领域中，为机械制造业的腾飞带来了一次新的技术革命。数控技术的日渐成熟以及数控机床的广发应用大大推动了精密制造、超精密制造等高端加工工艺的发展。数控机床使得零件的加工精度提高到了台阶。为更好的提高零件加工的质量，分析影响机床加工的精度和改善方法尤为重要。本文将从影响加工精度的因素与提高机床加工精度两个方面出发，主要分析了步进电机、数控编程以及进给系统对机床加工精度的影响，并且给出了相应的解决方案。

关键词：机床精度；误差分析；误差补偿

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.048

0 引言

随着社会的进步以及科学技术的发展，机械在我们生活中所占的比例越来越大。在当今社会中，各行各业都离不开机械的应用，小到自行车的链条，大到航天风机等的制造，机械在其中都起这至关重要的作用。机械使我们的生产生活变得更加的简便。然而，数控机床是机械应用中不可或缺的一部分，他可以将工人在繁重的工作中解放出来，提高工人的工作环境，提高工厂的工作效率。

与传统的机加工机床相比，数控机床具有显著的优势，其具有自动化程度高、加工的工件精度好，柔性高等特点。并且数控机床操作简便，这些优良的特点使得其在当代机加工中，尤其是对复杂零件的加工中脱颖而出。因此，数控机床的应用得以迅速普及。

随着数控技术的快速发展，在国内乃至整个世界数控机床的应用变得越来越广泛。但是于此同时，人们对各种加工工件的要求也越来越高，这使得各个工厂对数控机床的加工精度也就越来越高。为了能够更好的提高零件的加工质量，满足人们对零件加工精度的要求，人类对数控机床的研究更加注重。因此，对影响机床精度的因素的研究以及对提高加工精度的方法研究就会显得尤为重要。除原机床的几何精度、静动态特性、刀具的形状误差、机床调整及对刀误差外，影响经济型机床加工的因素还有控制系统性能、进给伺服系统性能、编程误差等，这些都不同程度地影响机床的加工精度.

1 编程误差对数控机床加工精度的影响及改进

数控机床的加工和普通机床的加工有很大的差别，工件的加工精度受多方面的影响，它不仅和加工过程有关，而且与加工前的编程阶段密切相关，一个工件编程的好坏与否，将会直接影响其加工质量的好坏。由于程序编程原理自身的原因，使得编程过程中的误差不可避免。其中编程误差对工件的加工精度的影响主要在以下几个方面：

1.1 编程中逼近误差的影响

逼近误差是由于在对零件轮廓进行编程的过程中，采用拟合的思想。然后用近似算法逼近零件廓形而产生的误差.在对零件加工编程的过程中，对于一些不规则零件处理过程中，我们可以近似对非圆曲线进行线性分割，需要利用数学处理对非圆曲线进行处理，。这样我们可以用直线廓形代替曲线形成零件的廓形。然而，这样刀具形成的廓形不可能准确地与被加工廓形重复而产生加工误差.如果被加工零件的廓形议程未知，编程时用列表曲线逼近，此时不能确定产生的逼近误差值.

1.2 圆整误差在编程时对加工精度的影响

用步进电机控制的经济型数控机床加工时，直线位移最小值是由脉冲当量决定的.当我们按零件图纸的尺寸要求进行编程时，控制脉冲个数成为尺寸参数.脉冲当量值是尺寸的最小单位，机床可能加工的精度界限是由脉冲当量值决定的.零件的尺寸在数学处理时只能圆整到一个脉冲当量值，造成编程时的圆整误差，加工零件的尺寸精度受此误差影响.

编程误差对机床加工精度的影响，通过减小插补间隙或增加机床分辨率的方法。一般不需要进行专门软件的补偿。

2 机床进给间隙对数控机床加工精度的影响及改进方法

机床主要由五个部分组成的传动设备进行运转，传动设备分贝由连轴节，减速齿轮，滚珠丝杠副以及支承轴承组成，在机床的运转的时候，这五个传动设备之间会出现间歇，这些间隙会对数控机床的加工精度造成严重的影响。特别是在运动转换的时候，传动件之间的间隙会变得更大，此时对数控加工精度的影响会非常剧烈。与此同时，丝杠母副的间隙还会影响丝杠的结构刚度，最后就会在加工过程中对进给精度造成一定的影响，从而影响工件加工精度。为了缓解这种间隙带来的影响，我们可以将最大轴向力的1/3当作预紧力施加在双螺母的的滚珠丝杠内，这样由滚珠丝杠带来的间隙基本可以得到消除，从而提高机床的加工精度，而且对于滚动丝杠副的使用寿命没有丝毫影响。在机床的运动过程中，齿轮与齿轮的啮合也会出现一定的间隙，也会影响机床的加工精度，而对于这种间隙，我们可以通过提高齿轮的制造精度以及工艺来改善。具体的方法是对轴承进行定压预紧，这么做不紧可以提高齿轮的刚度，还可以延长齿轮的使用寿命，并且，可以很好的消除齿轮与齿轮之间的间隙。值得注意的是，为了更好的提高齿轮的加工精度，我们对轴承进行定压预紧时，也要考虑丝杠热变形对间隙的影响。

3 结语

综上所述， 影响数控机床加工精度的因素有很多，除了上文提到的影响因素以外，还有机床温度，环境温度以及编程程序处理等都会对机床加工精度造成一定的影响。一般常用的解决办法就是同时采用误差根源和误差补偿两种办法。尽管如此，也无法完全消除数控机床加工误差，因此，如何进一步提高数控机床加工精度，仍是我们以后进一步深入研究及探索的课题。

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