试析数控车床精度加工

葛红

摘 要：随着社会化大生产的不断发展，各种机械设备越来越先进，为了有效保证产品质量，则需要不断提升产品生产精度。数控机床是当前普遍使用的设备，在各种生产加工中，起到了重要的作用。数控车床对产品精度加工有重要的影响，是保证产品生产加工达到质量标准的基础。可以说，数控车床的使用大大提升了产品生产效率，提升了准度和精度，使产品加工更加智能化，自动化，数控车床精度主要由机床精度、编程精度、伺服精度及插补精度决定。只有全面提高机床设计各个环节质量，才能保证整体精度与准度。通过CAD设计和计算机模拟技术能够全面确保机床加工达标，实现产品精度准度要求。文章主要通过对使用过程中机床精度分析，进一步提出提高机床使用效率的措施与方法，以此实现数控机床高精度要求。

关键词：几何精度；精度补偿；误差分析

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0053-01

数控车床设备是我国先进的机械生产器材的主要代表之一，在我国相关的机械制造业的发展中，有着不可替代的作用。目前，我国的数控车床设备虽已有了一定程度的发展，但还有很大的进步空间。为了使我国的机械生产工業获得更大的经济效益和社会效益，国家及企业各相关部门必须加强对数控车床加工技术的发展和完善。数控车床本身的加工技术和精确程度，将会对其设备本身及相应工程的使用带来很大影响。只有保证好其加工精度，才能更高质量的完成相关的生产活动。

1 数控车床

数控车床指的就是一种全自动化的机床，它能够高速、精密且高度可靠地完成相应的机械生产工作。它的应用，为我国机械生产制造工业带来了极大的便利。

1.1 工作原理

数控机床能够高精度的完成一些复杂零件的加工工作，同时它具有很高的工作效率，能够在短时间内完成大批量的零件生产制造工作。而传统机床工作效率非常低，传统机床在工作过程中，主要通过工作人员对车床的手动操作而完成零件加工，一次只能加工完成一个零件。但是数控机床由于其自动化的特点，整个零件加工过程不需要有工作人员的参与，只需通过简单的程序设定就可以完成。数控机床主要通过现代化的电子计算机技术和自动化的制造技术来完成工作。它主要包括电子控制单位、内置传感器和相应动力源进行工作。其工作的具体流程主要是人为选定零件图纸、传入加工程序、经过CNC装置和伺服系统后，最后经过最为主要的车床部位之后便能完成零件制作。

1.2 车刀

车刀是在车削加工过程中的具有切削功能的一种刀具，也是切削加工中，最常用的一种刀具。车刀的构成主要包括刀刃、切削部位、储屑空间和处理切削液的通道几个部分。数控车床的制造工作，主要通过电子计算机控制来完成。自动化的控制技术可以很轻易得到人们所需要的零件。但是由于设备内存在的一些偏差，往往会影响加工得到的零件的精度。其中，车刀存在的偏差就是影响加工得到的零件精度的重要因素。

1.3 伺服系统

伺服系统是通过准确地再现或跟随某个过程的反馈控制系统来完成相应工程的需要，因此也叫做随动系统。伺服系统在数控车床的相关工作过程中，主要通过完成对车床的驱动来使加工过程继续进行的。这个过程的需要通过滚珠丝杠的精确工作来完成对数控车床的控制和定位。而滚珠丝杠的工作又要受到伺服系统的驱动。因此，滚珠丝杠和伺服系统的误差都会对整个数控车床的工作的精确度带来影响，其中伺服系统的影响作用更大。

2 数控车床加工精度的影响因素

2.1 位置精度问题

数控机床除主动轴产生几何精度问题外，还会出现惯量匹配的问题，摩擦力及机床所用伺服电机在生产加工时，都会有惯量匹配问题，这种现象对机床位置精度产生影响。因为数控机床中各个部位的组件如油缸油泵、电动机、液压机等在长期运转过程中，会通过相互摩擦产生一定的热能，如果热能不能转化，则会在长时间连续工作后造成摩擦热量，使内部一些主要部件发生受热膨胀，出现严重的形变问题，这也就直接形成了实际尺寸与设计尺寸存在误差情况，如果各个零件结构内部热应作用下不对称，也会使构件出现微小的形变，而这种数控机床运转部件受热形变问题，最容易造成机床位置精度不准。

2.2 加工精度问题

数控机床加工精度有其特殊性，和几何精度、位置精度存在本质上的区别，加工精度受综合因素影响大，是整台机床在操作过程中各种因素综合影响的结果，同时，也与机床几何精度和位置精度是密不可分的，在加工生产过程中，其加工的精度主要受到传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件误差、刀具位置的误差等的影响大一些。另外，数控机床编程问题、生产工艺问题都能形成一定的加工精度影响，所以说，在生产过程中，需要不断提高加工精度，才能确保几何精度和位置精度准确，实现高质量加工作业。

3 如何提高数控车床的加工精度

3.1 提高设计水平

从实际生产中看，目前我国使用的数控机床均是国产设备，一般机床加工生产企业都有研发能力，在自主研发、设计、制造、改进等方面有一定的水平，但是，还有一些部件是不能自主生产的，需要依靠进口，这就直接影响了整机质量。要想有效保证机床精准度，则需要在设计研发上下功夫。机床主动轴是关键部件，在长期使用过程中，需要保证具备耐磨性和耐高温性，所以，在设计时，需要严格设计，保证满足对温度的适应性，对机床做好性能优化，确保机床加工精度。主轴系统设计需要对影响机床加工精度的构件安装到一个与主动轴中心相交的位置，与机床底座垂直安装，保持主轴箱两侧对称装配其余构件，只有这样，才能从理论上解决机床因受热对加工精度的直接影响。

3.2 提高机床几何精度

数控机床的几何精度对产品加工有一定的影响，如果控制不好，则会产生误差。几何精度对机床的生产精度起到决定性作用，只有全面做好几何精度控制，才能保证生产加工的精度。机床对零件加工生产时，主轴轴颈与轴承出现一定程度的摩擦，往往造成温度快速升高，与主轴箱箱体孔空间位置出现误差，则会导致轴承滚动，使轴承旋转变缓，影响设备的精度，只有全面控制好主轴轴承选配间隙，才能保证几何精度准确。

3.3 注意刀具对数控车床加工精度的影响

在机械加工中，如果我们已经确定好了工件的装夹方式，接下来就需要确定刀具的对刀点。对刀点就是指刀具在坐标系中最开始运动的那一点，而寻找对刀点的过程（即找到准基准点）被称作零件对刀。对刀的过程必须严格对待，如果对刀出现问题，将会影响到机械零件的加工精度，还可能存在安全隐患，使工作人员受到伤害。

3.4 合理的选择加工工件的夹装方式

数控车床的工件夹装方式与普通车床的工件夹装方式是大同小异的，只是数控车床在进行工件夹装时，一般会选择采用各种方式结合起来的组合夹装方式。这样做的好处：一是可以避免失误和重复工作；二是提高了夹装的质量和速度；三是提高了零件精度与最终产品的质量。

4 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。

参考文献

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