数控车床加工精度影响因素之研究

蒋经纬

摘要：本文针对数控车床加工精度影响因素，结合理论实践，在简要阐述数控车床的基本组成和工作原理的基础上，深入分析了影响数控车床加工精度的主要因素，并提出提高加工精度的方法。得出合理应用补偿、防止法、重复定位的办法、合理应用“一刀多尖”是提高数控车床加工精度关键的结论，希望对相关单位有一定帮助。

关键词：数控车床；加工精度；影响因素；控制措施

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0011-01

1 引言

数控车床是加工机械零件的主要设备，随着我国科学技术的不断发展，数控车床愈发先进，发展至今基本上实现了自动化和智能化加工。但数控机床在加工操作中，会受到很多因素的影响，不利于加工零件精度的提高。如何有效控制这些因素对加工精度的影响是目前我国数控车床加工单位需要着重解决的问题。因此，本文基于理论实践，对数控车床加工精度影响因素和控制措施做了如下分析。

2 數控车床的组成和工作原理

数控车床工作的总体流程由设计人员进行设定，严格按照图纸需求，对需要的机械零件进行加工，把所需的参数编制成计算机系统可以识别的程序，输入CNC装置中，然后把相关命令发送给伺服系统，来驱动车床完成机械零件的加工[1]。

3 影响数控车床加工精度的主要因素

3.1 伺服系统驱动因素

在正常加工时，滚珠丝杠和伺服电机主要呈反方向转动，就会发生空隙的空转现象，从而引发方向间隙误差。与此同时，在外力的作用下数控车床的传动机构也发生不同程度的弹性变形，特别是加工部位和车床其他部位的受力情况不尽相同，引发的弹性间隙也会影响数控车床加工的精度，而且此种误差是一种可累积的误差，如果得不到及时解决，会造成更加严重后果。

3.2 数控车床车刀参数变化因素

数控车床在工作时，车刀的刀尖圆弧半径、主偏角、刀尖和加工零件中心的高度偏差都可能影响数控机床的加工精度，在数控编程时主要注重分析。研究表明，影响数控车加工精度的程度存在较大的差别，比如：数控车床自身误差占45%-65%，加工过程中产生的误差占25%-40%，检测误差占10%-15%[2]。

4 提升数控车床加工精度的主要措施

4.1 合理应用补偿、防止法

建立数控机床坐标系，从参考坐标开始，对每个结构进行编号，Ow和Ot分别为与工件和刀具固联的附加坐标系，数控机床坐标系链如图3所示。其中，Oan（n=1，2，3……）表示从床身到刀具的运动链，Obm（m=1，2，3…… ）表示从床身到工件的运动链，见图1。

误差的其他问题可以通过相应硬件或者软件来进行处理。防止误差的主要方法是做好预防处理，通过提前做好准备工作，可有效消除一些不安因素对数控车床加工精度的影响，比如：提升数控车床的加工效率、为数控车床运行营造良好的环境等，这些方法都是保证数控车床加工精度的主要措施。

4.2 重复定位法

（1）在进行编程时，可以采用绝对值编程法，从而最大限度上降低误差对加工精度的影响。当最大加工长度小于或者等于1000mm时，数控机床Z轴的允许偏差为0.04mm，X轴的允许偏差为0.03mm；当最大加工长度超过1000mm时，Z轴的允许误差为0.05mm，X轴的允许误差为0.03m。（2）在进行对刀处理时，要尽量在基于零件的设计基础上进行操作，通过减少基准不重叠的方法，把误差降低到最小。（3）选择最佳的加工路线，避免发生误差累加。

4.3 合理应用“一刀多尖”的加工方法

所谓一刀多尖指的是一把车刀上，安装上多个刀尖，在具体一个过程中，根据被加工零件的具体特性，来进行合理调整刀尖，从而提升加工的精度。在应用此种方法时，在进行刀车编程时，需要进行依次编号，比如：1号车刀可以把编号设置为T01，促使一把车刀当做两把车刀来使用，既能增加车刀回转的容量，还能提升角度选择的便捷性。

4.4 丝杠进给的运动间隙的补偿策略

数控车床在进行螺纹加工时，刀具的横纵转向由丝杠的带动来实现，而横纵丝杠之间存在一定的间隙，从而增加数控车床加工的误差，需要通过一系列方式方法来消除和补偿间隙误差，才能有效提升加工的精度。对于FANUC 0i等数控系统，有用于G00和G01的两种反向间隙补偿可供选用。如果把G01切削进给运动测得的反向间隙值A输人参数N011851将G00测得的反向间隙值B输入参数N011852。

5 结语

综上所述，本文结合理论实践，深入研究了数控车床加工精度的影响因素，研究结果表明，数控车床在加工效率、加工质量等方面皆有非常明显的优势。影响加工精度因素包括：伺服系统驱动因素和数控车床车刀参数变化因素。为有效解决这些因素对数控车床加工精度的影响，可以从补偿、防止法、重复定位法、“一刀多尖”、丝杠进给的运动见习补偿的四个方面入手来提升加工的精度。应用研究表明，通过这四种方法，可大幅度提升加工的精度，值得推广应用。

参考文献

[1]肖树剑.数控机床加工精度的影响因素及对策研究[J].科技风，2017，（18）：172.

[2]邓军.数控车床加工精度的影响因素与精度提供方式研究[J].教育科学：全文版，2016，（10）：160.

Abstract：Control measureAiming at the factors influencing the machining accuracy of CNC lathes， combining with theoretical practice， based on a brief description of the basic composition and working principle of CNC lathes， this paper analyzes the main factors influencing the machining accuracy of CNC lathes and puts forward methods to improve the machining accuracy. It is concluded that reasonable application of compensation， prevention method， repeated positioning method and reasonable application of " one tool and many tips" are the key to improve the machining accuracy of CNC lathes. it is hoped that they will be helpful to relevant units.

Key words：numerical control lathe；machining accuracy；influencing factors； control measure