数控车床加工精度的影响因素及措施

钟新元

摘 要：加工产品的质量和精度由数控车床机械部件加工过程决定。因此从这个方面看，数控车床是机械部件生产加工的核心。本文基于数控车床的工作原理、组成和特点，分析了加工精度的影响因素，提出了控制和提高加工精度的有效方法。

关键词：数控车床 加工精度 影响因素

中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（a）-0085-02

数控车床是很先进的加工设备，对社会经济效益都非常好。车床加工水平、产品生产控制水平的准确性具有非常重要的影响，随着生产水平的提高，相应的数控车床加工有更高的要求，车床生产的加工精度，取决于车床精度及编程精度。还有很多方面的影响，整体精度的好坏可能由于加工中的每一步对错导致。零件的加工精度的好坏有很多原因，怎么提升数控车床精度，不仅要思考很多因素，并且需要讨论一些技巧来解决问题，加工精度才能更好的提升。

1 数控机床设备的组成及特点

1.1 数控机床设备的组成

（1）主机：主机是数控车床的主体，包括床、主轴、立柱、进给机构等机械部件，还可用于完成各种切削机械零件。

（2）数控装置：数控车床的核心为数控装置，包括软件和硬件设备（印刷电路板等），数字部件加工程序的输入和存储就依靠它，为实现各种控制功能可以处理和更改数据。

（3）驱动装置：驱动装置是数控车床执行器的驱动部分，有主轴驱动单元、主轴电机、进给电机、进给单元等，可以使用电动液压伺服系统。在数控装置的控制下，实现主轴驱动和进给驱动。同时将几个进给联动，可以促成工件的定位和各种直曲线等空间曲线的加工。

（4）加工辅助装置：辅助设备数控机床在运行中的一些必要设施，确保数控机床正常运行，其功能包括冷却，除屑、润滑等，包括液压装置、切屑清除装置、数控转盘及监控装置。

1.2 数控机床设备的主要特点

（1）在加工工艺中，数控车床的机械零件加工精度及质量更理想。

（2）数控车床加入多坐标联动机构，可以进行更复杂的机械零件加工，提高加工工艺水平。

（3）在更多类型加工机械设备的情况下，数控车床只需要控制可以相应改变的程序，而不需要整个生产线重装，提升了机械设备的加工效率，也扩大了数控车床的应用范围。

（4）整体来看，数控车床生产效率较高。

（5）从机床设备的具体运行情况来看，数控车床自动化水平较高，可有效降低劳动力需求，降低员工工作压力。

（6）从机械工件加工技术来看，数控车床加工工艺运用具有较高的精度。

2 数控机床的工作原理

数控车床有很高的精度控制水平和很好的效率，是目前机械加工行业中非常普遍的一种设备，是多种先进技术的结合。在数控车床中，结构一般有多工位转塔技术结构或动力转塔技术结构。数控车床具有良好的机械加工性就是因为这两种结构的作用，可以加工如螺纹工件、槽工件和蜗轮工件等多种工件。另外，数控车床还可以进行线性插补、圆弧插补等技术活动，提升复杂工件加工质量、加工效率和精度，整个机械零件加工制造业因此获得更好的经济效益和水平。

3 数控车床加工精度的影响因素分析

数控系统控制精度和车床机械精度组合加工精度。数控系统的精度，伺服控制方式的控制直接受数控车床的加工精度的影响，机床精度也将控制数控机床车床的加工精度。可以说数控车床加工精度不准确原因如下。

（1）车床热变形误差。

（2）车床几何误差。

（3）车刀几何参数引发的误差。

（4）刀具磨损误差。

（5）伺服進给系统误差等。

这里面车刀几何参数造成误差和伺服进给系统误差是很常见的。下面主要详细介绍这两种。

3.1 车刀参数变化因素

数控车床车刀对零件的切削依据编程，以实现工件的所需形状。车刀有主偏角及刀尖圆弧，棒料加工的轴线尺寸有偏差，该偏差角和主偏角成反比，主偏角减小，其增大，正比于刀尖圆弧半径。因此，对于数控车床的编程，可以依据零件的特征来加工，需要考虑偏差，调节相关位移。数控车床的编程控制加工，需要考虑车刀的主偏角及刀尖圆弧半径等偏差，因为会对精度造成不良影响。

3.2 伺服系统

通过了解数控车床的基本原理，数控车床中枢神经系统是伺服系统，是数控车床的重要组成部分。伺服系统驱动机床部件，然后转换成零件，这样加工就开始了。此外，伺服系统的功能可以依据电机驱动丝杠实现，伺服系统的控制精度就是丝杠的传动精度。典型的，数控车床运用闭环控制伺服进给系统。在一个特定的机械工件加工活动里，伺服系统第一对丝杠信号传输，丝杠随后反向运转，在这种情况下，螺钉具有暂时的空转，使反向间隙误差，其影响工件的精度。

4 数控机床加工精度的改良方法

4.1 提高床身导轨的几何精度

现在数控车床向着高负荷、高精确度发展，设计人员要重视床身基轨的结构设计和振动性、刚性等。对于全功能数控车床，它通常是在倾斜床的形式中，该床通常是封闭管结构可以简化铸造过程，而且还可以减少铸件本身的重量。从力学角度看，圆柱形结构可以增强倾斜床的扭转和弯曲刚度，并且确保该数控车床能保持良好的精度，有复杂的切割负载条件。通常，从移动速度思考方面来想，车床应为导轨，最好是负荷较大的圆柱滚子直线导轨。另外，为了确保在高负载切削条件下，数控车床应具有良好的精度和高刚性，具有钢滑动导轨子结构。钢滑轨磨削硬化，螺钉安装在轨道磨床磨削安装面上。为了消除底座导轨和导轨之间的间隙，可以利用注塑材料。在轨道磨床整体磨削后，其有最佳的几何精度。

4.2 伺服系统的误差及抑制

伺服系统在数控车床加工活动中具有非常重要的应用价值，直接影响机床加工精度。因此，一定要重视伺服系统产生处理误差的问题。伺服系统的误差需要更好的控制，有必要从机器的设计开始，包括使用动态性能更好的驱动装置来提高伺服装置的抗负载能力。对数控车床的特定伺服装置把握好后，更进一步改进系统的参数，如开环增益应选择最高点等。

4.3 误差补偿法

误差补偿法是基于数控系统补偿功能，对现有的坐标轴偏差实施补偿法，通过误差补偿方法可以提高车床的精度，由此加工的产品具有很好的精度。硬件或软件都能被利用。如利用半闭环伺服系统的数控车床，其定位精度误差，是因反向偏差的影响，为减少误差使用反向偏差补偿方法。

4.4 误差防止法

误差防止法不是处理错误，而是提前防止，机床的合理设计和制造是重点，提前消除可能的错误来源，避免产生误差。比如可以通过提高车床零件的加工精度和组装精度来提高车床的整体刚度，并且合理地控制加工环境，从而提高加工精度。而误差预防法也有一些缺点，若盲目提升车床的性能和精度，就有可能导致车床制造成本上涨，对企业的效益有影响。若只是使用误差防止法来提高数控车床的加工精度，如果精度到达了一定的要求，很难再进一步提升。

5 结语

数控加工精度的水平对产品的质量有很大影响，有加工零件的形状精度和尺寸精度和相对位置精度，数控机床的精度被机床制造商和用户关心。本文讨论了数控车床设备的基本工作原理和特点，加工精度的影响因素和提升数控车床加工精度的几个方法，对数控车床精度的提升有很大的意义。

参考文献

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[2] 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）：77.