数控机床加工精度的影响因素及改善措施

王桂龙

摘 要：现代化的工业生产对零件的制造速度要求越来越高，在满足劳动生产效率的同时如何提高数控机床的加工精度成为了机械加工行业研究的新方向，通过介绍现代化数控机床制造精度的主要影响因素，说明了提高数控机床的加工精度和降低零件加工误差的部分措施。

关键词：数控机床；加工精度；影响因素；改善措施

中图分类号：TG659 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.005

随着我国社会和经济的快速发展，各行各业对工业制品的需求量不断增大，工业上批量生产的零件和生活用品在加工效率和生产质量方面都有严格的要求，这使得数控自动化生产设备受到了越来越多生产厂家的青睐。数控机床具有效率高、自动化程度好、适应性强等很多优点，尤其对于复杂零件的加工优势明显，这是因为无论多么复杂的零件，只要制定了完备的工艺路线并进行了合理的程序编制，就能够通过计算机控制机床完成自动化加工，且对于复杂零件也能保证加工效率和生产质量的一致性。而在数控加工的过程中，常因为各种各样的因素影响数控加工的实际精度，在一定程度上降低了企业的生产质量和机械的制造能力，因此，提升数控加工的精度是现代化机械生产必须要面对的问题。

1 影响数控机床加工精度的因素分析

数控加工是现代化的精密加工技术，通常情况下影响数控加工精度的因素主要包括工艺的编制情况、程序的合理性以及机床的实际状态等。通过研究对机床精度造成不良影响的因素，能够有效改善数控机床的加工质量。

1.1 工艺制定对精度的影响

在收到数控加工任务后，会通过分析零件的加工图纸和相关技术要求制定详细的数控加工工艺方案。工艺制定的优劣会直接影响到数控编程中很多参数的选择与确定，会间接地影响到最终的加工精度。例如，根据不同的工艺编制会产生不同的机械加工原点，由于程序编制的过程中原点的选择应根据零件的形状、加工的顺序、不同位置的精度要求进行考虑和确定，若原点位置选择的不合理，很容易导致在整个加工的过程中出现累计误差，影响工件的整体加工精度。在实际的生产加工过程中，因为工艺基准不合理和原点设计不科学而导致的零件加工质量问题是时有发生的。

1.2 程序合理性对精度的影响

数控机床的加工顺序和每个加工动作都是由最初的程序编制所决定的，数控机床对零件的加工是按照程序编制的相关细节完成的。如果在编程的过程中数据处理不够精准或是存在一定的数据偏差，就会导致零件的加工过程出现尺寸误差，而影响到零件的实际加工精度。在现代化的工业生产中，通常是根据零件的形状与尺寸决定数控机床的程序编译基准，从而确定加工基准以满足零件更好的加工精度。若在编程的过程中对零件的形状和尺寸考虑不周，很容易因为加工误差而导致零件的报废或加工质量低下。很多情况下的数控加工，为降低人工编程的繁琐程度，都采用自动编程的方式进行，这对于简单零件的加工影响不大，且有利于提升数控加工的效率，但是，对于形状和结构较为复杂的零件加工，自动化的编程往往存在较多的不合理性，若不采用人工方式进行校核，很可能出现严重的精度偏差，直接影响零件的加工质量。

1.3 加工路线对精度的影响

在使用数控机床对零件进行加工的过程中，刀具的实际行走路线会对加工精度造成一定的影响，由于刀具在进给、退刀、换刀的过程中都可能会出现一定的误差，导致更换后的刀具在加工表面上留下一定的刮痕或凸凹不平。同时，若刀具出现较大的磨损可能会在换刀或者对刀的过程中对刀具发生一定的损伤。若是零件基材在装夹的过程中与刀具的相对位置存在偏差，也会导致数控加工的路线出现误差，影响零件的加工精度。在对复杂零件的连续加工过程中，因刀具和零件之间的长时间摩擦产生的热量会使刀具和零件的相对位置发生细微的改变，这主要是由于刀具和零件的材料不同而热膨胀系数不同导致的，这也就产生了一定的加工误差。

1.4 机床状态对精度的影响

在长期的生产加工过程中，数控机床的工作状态很难一直保持出厂时的优秀品质，在对零件进行生产时，机床的振动、刀具的性能以及机床的周边环境都可能会对零件的加工精度产生一定的影响。影响机床加工状态的因素包括：（1）机床的整潔程度和杂物含量对加工精度的不良影响，若没有定期对机床进行彻底的清洁，就难以避免机床中的粉尘和杂物及金属细屑对加工过程的影响，这些杂物也会在加工过程中对刀具和零件产生一定的污染。（2）数控机床的电压和电流的稳定性会对数控加工的过程产生一定的影响，可能在一定程度上降低数控加工的精确度。（3）在数控加工的过程中，因电磁波的影响可能导致在机械加工时出现电火花或加工震荡等问题，造成零件损坏，并影响实际的加工质量。

2 数控机床加工精度的提升方法

我国长期以来对数控机床的技术研究多集中在自动化和效率提升等方面，专门针对于数控机床精度提升的研究较少，但随着数控机床相关技术的不断完善与提升，机床的加工质量与加工精度的优化受到了越来越多的重视。由于影响数控机床精度的因素很多，可能涉及到了编程、工艺、加工、材料、控制、环境等很多方面，尤其对于较为精密的加工，很多细小的影响因素都可能会导致零件的加工精度不合格，因此，总结提升数控机床的加工精度的方法十分必要。

2.1 加工工艺的优化与提升

由于加工工艺决定了数控加工的方式与顺序，因此，应根据零件的图纸和相关要求综合考虑零件的加工方式与方法。应根据规范要求制定合理的加工原点与加工顺序，以便于降低加工过程中产生的累计误差，通过提高定位精度提高零件的整体加工质量，以避免刀具加工时切入点与退出点选取不良，或定位不准而影响零件的加工质量。通常来说，刀具的对刀位置应为整个零件加工的基础位置，不仅便于刀具找正，更能以此位置为基础，便于编程过程中的位置确定与尺寸排列，减少在自动化加工中因定位不准出现的加工误差，保证零件的加工质量。

2.2 数控机床的合理选择与使用

由于同一种类的数控机床在先进程度和加工精度等方面也存在着较大的差异，因此在进行数控加工的过程中，应做到对机床的合理选择与使用。通常来说，对于简单的零件或是加工精度要求较低的零件，可以考虑选用加工精度相对较低的数控机床进行加工，这样不仅能够达到零件加工的目的，还能够节省精度较高机床的使用量，降低优质机床磨损和加工精度降低的速度。对结构复杂和加工精度较高的零件，则应当使用综合性能更优良的数控机床进行加工，由于先进的数控机床对振动、环境等因素的影响相对较少，同时先进的误差补偿功能也能很好的提高加工的精度，避免因磨损等问题对刀具调整过程的时间消耗，显著的提升数控机床的加工效率。

2.3 数控机床的调整与精度提升

数控机床加工精度不足很多情况是由于机床的调整或保养不当导致的，要想降低数控机床的加工误差，就必须在加工前对数控机床进行科学合理的调整和保养，通过检查和调整使机床的主体结构及附属零件都达到最佳的配合关系。同时还要保证在每次加工完成后对数控机床进行必要的清洗和维护，以保证数控机床各零件的优秀使用状态，同时，存放机床的车间必须要控制好温度、湿度及粉尘情况，并保证机床安放平整可靠，避免加工中机床振动对加工质量产生的影响。

2.4 合理控制受力变形产生的误差

数控机床在加工零件过程中可能因为受到切削力、传动力以及惯性力等因素的影响而产生一定情况的变形，这影响了加工刀具与被加工件之间的相对位置关系，导致加工中出现尺寸或形状的偏差。通常情况下，数控机床具有良好的刚度以减少变形带来的加工误差，在实际生产中，常常通过科学的装夹方式来保证工件的固定情况，以保证加工的整体刚度。同时还应注意对导轨、丝杆等关键部件的支撑及紧固零件是否安装可靠，杜绝受力变形产生的零件加工精度下降现象。同时，在微观层面上机械加工对于零件的表层会因压力或切削热量的影响而产生一定的塑性变形和热塑性变形，这对零件的加工也会产生一定的误差。要降低微观层面的塑性变形就必须要合理设计零件结构，并进行时效处理等方法。

2.5 合理控制受热变形而产生的误差

机械加工多采用切削或磨削的方式进行，这种加工过程常会产生较高的热量，导致刀具和被加工件因受热产生一定的变形。这种因摩擦而产生的热量会在较大范围内影响零件的尺寸和形状，导致出现加工误差，使零件的加工精度受到影响，为避免受热变形产生的误差，必须要选择优质的刀具，并在数控系统中对切削参数进行合理的调整，以降低加工过程中工件的热量提升速度，同时应认真检查冷却液的添加量和喷出量，以保证冷却能力减少零件的受热变形。

2.6 合理控制机床的传动系统误差

现阶段较为先进的数控机床多配有液压驱动系统，能够在较短的时间内完成所需要的动作和装夹功能，这种带有液压驱动系统的数控机床由于节省了复杂的机械结构，具有较高的加工与传动精度。但是，对于一些较为经济的数控机床，由于成本的限制不会配备液压驱动系统，加工过程中对于锁紧、定位、装夹都需要机械旋转消耗一定时间才能完成，降低了机械加工的效率。同時，由于机械的传动与装夹方式存在较多的配合间隙，会在一定程度上影响零件的加工精度，要消除普通数控机床的传动系统误差，应尽量降低各传动零件之间的间隙，并通过数控系统的误差补偿来减少零件间隙产生的影响。

3 结语

随着社会对机械制造产品要求的不断提高，在数控加工的过程中，不仅要努力提高加工的生产效率，更应该通过提高零件的加工精度来保证所生产的零件质量。在数控加工的过程中，工艺的编制、程序的编写以及机床状态等因素都会对零件的加工精度产生影响。要提高零件的生产加工精度，需要从设计着手，并通过合理编程及科学调整与使用来解决多种因素带来的精度降低问题，以提高现代化工业生产中精密或复杂零件的加工质量。

参考文献：

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