数控车床加工精度的影响因素研究

蒋华平

【摘 要】在机械零部件加工过程中，数控车床对于产品质量与加工精度具有至关重要的影响。换句话说，数控车床也就是零部件加工是否能够符合相关加工要求的关键。本文主要分析了数控车床的特点，以及影响车床加工精度的主要因素，最后对数控车床加工精度的改进提出了一些方法，从而为相关的加工工作提供一些参考。

【关键词】数控车床；加工精度；影响因素

在机械加工中，数控车床的应用十分普及，并凭借其较高的精度和控制水平，以及较高的生产效率受到生产企业的青睐。作为现代化科学技术的集成，数控车床自从诞生的时候开始就成为企业的宠儿。在数控车床中，最常见的结构就是多工位刀塔技术结构以及动力刀塔技术结构。这两种技术结构更好地保障了数控车床优秀的机加工性能，使数控车床能够加工出许多结构复杂的工件。此外，数控车床还可以进行插补等技术活动，为复杂工件较高的加工质量提供了有力的保障，不仅提高了整个制造业的技术水平与科技含量，而且提高了制造业所能获得的经济效益。然而对于数控车床来说，还有很多因素能够影响到其加工的精度。下面，笔者将对这些因素进行分析，并提出一些改进措施。

1 数控车床的加工特点

与传统意义上的普通车床加工相比，数控车床加工的特点更加鲜明：首先，从加工的技术上看，数控车床所加工的工件具有更高的精度和更优秀的加工质量。其次，从技术水平上看，多坐标联动机制的引入，使数控车床可以加工出更加复杂的工件，使工件加工的技术水平获得更大提升。第三，从生产效率上看，每一企业往往拥有几种不同的加工设备，导致生产流程的复杂化。在这样的情况下，操作数控车床时，只需改变其中的数控技术程序即可，而无需大规模改动甚至重新安装整个生产线，这样不仅使加工的效率获得较大幅度的提升，而且也使数控车床获得了更广泛的应用范围。第四，从整体层面来看，数控车床在同样的时间内能够加工出更多的产品，具有更高的生产效率。从相关的数据中可以看出，数控车床的加工效率是普通车床的3到5倍，这一点是普通车床所无法比拟的巨大优势。第五，从车床运行过程上看，数控车床具有更高的自动化水平，不仅不再需要过多的劳动力，而且使现有的工作人员减轻了很大的工作负担。最后，从加工技术上看，数控车床所应用的加工技术精密性更高。正是由于这些特点，导致数控车床需要工作人员具有更丰富的专业知识和更高的操作水平。

2 影响数控车床加工精度的主要因素

（1）伺服系统的误差

在数控车床中，伺服系统就是其中樞，可以说，伺服系统是数控车床中的重要结构。伺服系统主要通过驱动车床的部件，使车床对零件进行加工。此外，伺服系统想要实现其功能，还必须依靠电动机来对丝杠进行驱动。在这一过程中，丝杠的传动精度会对伺服系统的控制精度产生直接的影响。在通常情况下，数控车床所用到的是闭环控制伺服进给系统。在进行加工的过程中，伺服系统首先要对将信号传递给丝杠，之后，丝杠会产生反方向运转的现象，在这个时候，丝杠就会在较短的时间内产生空转现象，这种现象就会导致车床产生反向的间隙误差，从而导致工件的加工精度降低，进而影响产品的质量。

（2）刀具参数的误差

在使用数控车床进行加工的过程中，产品的切削主要是通过刀具来完成，进而一步一步加工出符合需要的成品。而刀具的控制，主要依靠加工之前就已经编写好的程序。在进行加工的过程中，刀具往往会产生一定程度的偏差。由于数控车床的加工精度较高，因而一开始这一偏差并不会明显影响产品的精度与质量。但如果不加以有效控制，就会导致偏差越来越大，并最终达到甚至超过产品质量所能允许的最大值。有鉴于此，操作者就必须重视数控车床中的刀具参数设定。在编写相关程序时，必须充分结合产品的特点和对质量与精度的要求，认真计算与分析刀具的轴线偏差，并加以合理的修正。

（3）操作者对精度的影响

在加工过程中，操作者的业务素质与经验也会对产品的精度与质量产生重要影响。一方面，操作者由于业务水平达不到要求，或者对于所使用的车床不够熟悉，因而在操作过程中往往无法有效应付加工过程中产生的各种误差。另一方面，在加工过程中，车床往往会产生一些故障或突发情况。在这样的情况下，缺乏经验的操作者往往无所适从，或者做出不恰当的处置和调整，这也会导致加工过程中误差变大，产生一些不必要的次品。这些问题都对操作者的业务素质与工作经验提出了较高的要求。然而，在我国，目前优秀的数控车床操作者正处于紧缺状态，这对于我国制造业水平的提高是十分不利的。

3 提高数控车床加工精度的方法

（1）抑制伺服系统误差

通过分析可知，伺服系统能够对数控车床的加工活动产生至关重要的作用，而且会对加工出的工件的加工精度产生直接的影响。有鉴于此，操作者对伺服系统在加工过程中产生的误差就不能不给以足够的重视。为使伺服系统在运行过程中产生的误差得到有效的控制，不仅需要对车床的设计进行合理优化，而且需要采用具有更加优秀动态性能的驱动装置，对伺服系统的抗压水平与抗载能力进行提升。在确定数控车床中的伺服系统已经得到优化之后，还必须对系统参数做进一步的优化，选择更高的位置开环增益，从而在车床运行的过程中保障其加工精度。

（2）合理修正刀具参数偏差

在进行刀具参数设定的过程中，操作者必须注意到各种可能导致偏差的原因，并在编写参数程序时加以参考和修正。在这里可以举一简单事例，如某一工件在加工过程中，发现每隔一批加工的工件都比上一批大1微米左右，那就必须重新设定刀具的参数，且在进行参数设定的过程中，要参考出现的这一偏差数据，设定刀具每隔固定的时间就收紧1微米左右，从而与正常产生的误差相互抵消，达到最大限度降低误差的目的。

（3）有效运用消除误差的方法

在实际工作中，消除误差的方法主要有误差补偿法与误差防止法两种。所谓的误差补偿法，就是合理运用数控系统中的补偿功能，对于已经存在的坐标轴进行合理的补偿。一些企业现有的车床并不具备较高的精度，这种情况就可以运行这一方法，从而使工件的加工精度得到较大提升。要真正实施误差补偿法，车床的硬件与软件都可以做文章。例如，一些数控车床应用的是半闭环式的伺服系统，这种类型的车床在进行加工的过程中会因为反方向的偏差导致定位精度下降，所以在进行误差的消除工作时，可以用反方向的偏差对已经产生的误差进行补偿。所谓的误差防止法，就是指数控车床在进行设计与制造过程中，通过提高车床所用机械零件的加工精度，来防止出现误差。这种方法主要适用于数控车床设计与制造企业，其最主要的特点就是可以有效控制加工精度的整体误差。而对于应用数控车床进行加工工作的企业来说，这种方法成本过高，并不适用。与此同时，由于制造车床的零部件本身就会存在一定的误差，因而车床本身的加工精度就比较难以提高。

4 总结

总而言之，在进行工件加工的过程中，数控车床由于具有较高加工精度与加工效率，因而对加工活动和整个制造业水平的提升都具有重要的作用。而在加工过程中，总会产生由于各种原因导致的加工误差，导致产品质量下降。本文详细分析了影响数控车床加工精度的一些因素，并针对这些因素找出了一些改进的方法，希望可以对制造业的发展作出一些贡献。

【参考文献】

[1]赵昕.数控车床加工精度的影响因素分析及对策[J].赤子（上中旬），2017，05：285.

[2]薛命全.数控车床加工精度的影响因素及提高方法分析[J].工业设计，2017，07：139-140.endprint