数控车床加工精度的影响因素研究

摘 要：随着现代科技的不断发展和进步，数控技术在制造行业当中的应用变得更加广泛，同时数控技术的成熟度也在提高。通过将数控技术恰当应用到数控车床加工的过程中，能够有效提高零件的精度，确保零件加工的质量，为我国机械制造行业的发展和制造能力的提高创造良好的条件。需要注意的是，数控车床加工精度会受到多种因素的影响，所以在实际的加工处理当中，必须考虑这些因素，积极提出提升加工精度的方法措施，让数控技术可以更好地服务于制造业的发展。

关键词：数控车床；加工精度

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）08-0185-03

Abstract：With the continuous development and progress of modern science and technology，the application of numerical control technology in the manufacturing industry has become more extensive，at the same time，the maturity of numerical control technology is also improving. By applying the numerical control technology properly to the machining process of CNC lathe，the precision of the parts can be improved effectively and the quality of the parts processing can be ensured，which creates good conditions for the development of our machinery manufacturing industry and the improvement of the manufacturing capacity. It is important to note that the machining accuracy of CNC lathes will be affected by many factors，so in the actual processing，these factors must be taken into consideration，and the methods and measures to improve the machining precision are put forward，so that the numerical control technology can better serve the development of the manufacturing industry.

Keywords：CNC lathe；machining accuracy

0 引 言

数控车床是一种现代化，同时具有先进性的加工设备，在机械制造领域应用十分广泛，同时在实际应用当中也创造了极大的经济与社会效益，有效满足了制造业创新发展的需要。在具体的数控车床加工环节，提高加工精度是提升产品品质的重中之重。在机械制造业的未来发展过程中，将会进一步提高对数控车床加工精度的要求，这就需要加工企业能够准确了解和把握影响加工精度的诸多因素，最大程度地减少加工误差，让数控车床加工技术更加成熟，继续为我国制造业的创新发展提供动力。

1 数控车床工作原理及特征

1.1 数控车床工作原理

数控车床是一种自动化水平极高的机床，配备大量的工位或动力刀塔，可以有效满足多种加工工艺的要求，加工大量不同图形和不同性能的复杂零件。另外，数控车床具备直线、圆弧插补等多元化的补偿功能，能够让复杂的零件在实际生产过程中突破技术障碍，实现大批量的生产，使加工制造企业在生产制造过程中更加便利，进而显著提高经济效益水平。数控车床设备的效率和精度都处于较高水平，同时集合应用了现代化的制造、计算机等高新技术，可以满足自动化生产的要求，生产效率也处于较高水平。数控车床主要包括动力源、传感器和电子控制单元这几个重要部分，能够在输入相关指令以及设置好相关参数之后进行自动化的生产。数控车床在实际运行过程中不必依靠操作人员改变工具、机件等的运动轨道，也不必大量应用刀具对精密零件进行反复的加工和处理。数控机床在具体的工作当中，其原理主要是依照一定顺序对需要加工的零件进行处理，借助数控语言编制加工程序，输入CNC装置当中，完善加工程序，然后为系统发出相应的指令，让整个系统能够驱动车床刀具产生相应的运动，完成零件加工。

1.2 数控车床的特征

数控车床是一种现代化的机器制造设备，该设备最为突出的特点是具备很高的现代化、智能化以及自动化水平，能够满足大量精密零件制造的要求，为制造行业的发展提供先进的技术支持，与此同时，还能够提高零件加工的精度，有效提高我国制造业的发展水平。分析数控车床的特征，实际上就是分析数控车床和普通车床相比存在的优势，其优势主要体现在以下几个方面：第一，能够有效提高加工精度，保证生产加工出来的零件质量稳定，且质量水平较普通车床加工出来的零件质量水平高很多等级；第二，能够有效满足复杂工件的加工需要，这是因为数控车床能够实现多坐标联动，这样即使是生產的零件非常复杂，也可以通过多种技术的共同作用，顺利地完成生产；第三，生产效率处于较高水平，在生产不同零件的过程当中不必像普通车床一样要进行极大范围内的调整，只需小幅度地调整数控程序和参数就能够让零件地生产质量和效率大幅提高，节省了大量的人力和资源，同时生产准备时间也大幅减少。如果从生产效率上进行对比分析，数控车床的生产效率是普通车床的3～5倍；第四，自动化程度很高，不必过多依靠操作人员的人力操控，所以可以有效节省人力，减少劳动强度，确保各项资源的优化配置；第五，数控车床加工精度要求较高，这就提高了对相关操作与维修人员的能力要求，需要他们掌握完善的操作与维修技术，以便适应数控车床加工工作的工作需要。

2 数控车床加工精度的影响因素

要控制数控车床的加工精度，首先需要了解加工精度的组成部分。数控系统控制精度和车床机械精度共同构成了数控车床的加工精度，所以，不管是其中哪一个要素出现变化，都会最终导致加工精度受到影响，进而影响零件生产的质量。只有掌握影响加工精度的因素，才能够有针对性地进行生产调整，在零件制造和机械加工的过程中提高科学化水平。通过对大量的数控车床加工实践经验进行总结分析，可以发现影响数控车床加工精度的因素主要包括车床热变形、车床几何误差、刀具磨损、车刀几何参数、伺服进给系统误差等。除此以外，虽然数控车床的操作具备自动化特征，可以有效解放人力，减少对人的依赖，但是具体操作当中还是需要相关操作人员的参与，如果他们的操作不恰当，无法运用好加工工艺，即使把控好操作环节，也会出现误差，进而影响加工精度。这就要求对提升数控车床加工精度的方法进行积极探究，有效减少各个环节出现的误差因素，保证实际生产的质量。

3 提高数控车床加工精度的策略

3.1 优化数控车床总体设计

数控车床的加工水平实际上体现出的是我国在机械制造方面获得的成就以及达到的水准，要从根本上提高数控车床的加工精度，应该从设计数控车床着手，在车床研究及制造上加大研究力度，保证数控车床制造质量，进而从源头入手，提高加工精度水平。目前，绝大多数的数控机床制造企业为选用自主研发设计的方法，进行主机结构的优化设计，其中的重要部件则会从国外引进，其根本目的就是要提升数控车床的质量，同时控制制造车床的成本，保证经济效益。在车床的设计环节，必须要严格遵照等刚度原则，确保机床变形均匀，以免让车床的局部结构承受过大的压力，否则会让一些薄弱部件出现变形等误差，影响车床加工精度。与此同时，必须要意识到车床结构重心会影响车床的有效运行，所以除了要确保刚度均匀之外，还要尽可能地减少上部结构材料使用量，降低重心。另外，要在车床设计过程中关注主轴系统的热态特性，在设计阶段就防范之后可能会出现的热误差不足，避免由热变形导致加工精度受到影响。

3.2 提升床身导轨几何精度

目前，数控车床正朝着高精度和高速度的方向改进和发展，对数控车床高负荷能力的要求在不断提高，需要在数控车床床身导轨方面的设计上进行有效改进与优化，提高整体的抗震性能和刚度性能，在床身设计的过程中为误差控制和加工精度的提高奠定坚实基础。就全功能数控车床来说，一般情况下可以应用斜床身，利用这样的方法能够让铸造工艺变得简单，与此同时，还能够让铸件重量大大减轻。如果站在力学层面上进行研究，筒形结构可以让床身的抗扭与抗弯刚度得到保障，从而提高精度水平。从整体上看，如果站在移动速度层面上分析，数控车床导轨应该尽可能选用具有极大承载力的圆柱滚子直线导轨。除此以外，要想确保数控车床在高负荷的环境之下满足精度以及刚性的实际要求，可以选用滑动导轨副结构这样的结构设置方法，确保其几何精度，为数控车床的平稳安全运行奠定坚实的基础。

3.3 有效运用误差补偿方法

误差补偿法在数控车床加工精度提升方面占有重要地位，该方法强调借助数控系统补偿功能来补偿车床坐标轴的误差，利用误差的方法来保證加工的精度。在误差补偿法的支持和应用之下，能够让原本精度水平低的数控车床生产制造出精度水平极高的复杂工件。当然，在应用此方法时，可以选用硬件或软件来实现。第一，针对利用半闭环伺服系统的车床，车床在定位与重复定位方面的误差会受到反向偏差制约，面对这样的情况，可以应用误差补偿法，补偿反向偏差，使零件在实际加工过程当中能够最大程度地控制误差，提升精度；第二，利用编程法也能够让误差补偿法发挥最大化的作用，有效完成插补加工操作，使零件公差要求得到满足，也让车床生产过程中的精度得到保证。

3.4 合理使用误差防止方法

误差防止法同样是提升数控车床加工精度的重要措施，而这一方法与上面提及的方法有着一定的差异，因为这一方法并不是治理误差，而是要做好事先的误差预防，早在数控车床的设计以及制造环节就注意消除误差源，防止误差产生。这一方法在数控车床加工精度提升领域的应用非常广泛，而且这样的事先防范方法能够最大化地消除安全隐患，确保数控车床在稳定安全的环境之下有效运转。误差防止法在实际应用中可以从多个方面着手，比如可以提高车床零部件的装配精度，使车床结构得到有效完善，让车床的刚度得以提高；把控机械加工环境，提升加工精度。但是在应用这一方法时，必须要考虑企业车床制造的成本会对企业经济效益的获得带来一定的影响，所以需要综合应用多种提高车床加工精度的策略，以免陷入精度提升瓶颈。

4 结 论

数控技术应用效果以及在数控设备制作等方面的能力与水平代表的是国家制造业的发展水平，同时也提示要想推动制造业的发展，就必须将数控技术落到实处，并对相关技术内容进行优化和改进，最大程度地满足制造业发展的需要。在经济进步和科技日新月异的大环境下，我国在数控技术发展方面已经取得了较为突出的成绩，注重加强对数控车床的自主研发，并在制造业的投入使用过程中得到了肯定，也让我国市场化发展需要得到了充分满足。数控车床加工技术将会进一步广泛应用到各种精密仪器制造当中，为提高加工精度作出贡献。

参考文献：

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作者简介：黄南海（1982-），男，广东乐昌人，助理工程师。主要从事机械设计、粉未冶金结构零件设计研究