影响数控机床加工精度因素及改进关键问题探讨

李建

（常德达门船舶有限公司，湖南 常德 415002）

数控机床技术是机械制造技术的重要组成部分，已经得到了非常普遍的使用，有着不可替代的作用，对于机械制造业来说是非常关键的一项技术，大大的加快了机械制造的效率和质量，能够为行业带来极大的推进作用。而对于机械产品来说，它的精度是一项非常重要的参数，和产品的性能有着直接的联系，而作为机械产品主要的制作体系的数控机床，它对于最终的机械产品的精度是有着关键的作用的。为了满足越来越高的精度需求，我们对于数控机床的要求也是日益增长，相关的领域也都在不断的探索增加数控机床精度的方法。对于数控机床精度的影响主要是体现在三个方面，分别是机床的硬件的精度、伺服系统的精度以及数控编程的精度等，除了这些，在进行加工的过程中，同样还有其他的一些细节也会影响到机床的加工精度，因此，要想提供加工精度，一定要做好综合的设计和考虑，同时还要注意到细节处的问题。

1 数控机床介绍

数控机床在机械制造中的应用是非常多的，通常都是用作对于比较复杂的零件进行加工，能够保证零件的加工精度和质量，加工速度也很快，但是一般设备都会比较复杂，成本会比较高。

1.1 数控机床的结构

我们可以把数控机床分成主机系统、驱动系统、数控编程系统以及加工辅助系统几个部分。其中，主机系统是进行机械加工的结构，通常进行的工作主要是对工件进行切削等形式的加工；而数控系统是机床的控制环节，这也是数控机床的主要特征，通过进行编程的设计和输入，就可以对车床进行控制，自动对工件进行一定的加工和处理。驱动系统则是机床的动力机构，为其提供工作动力。加工辅助系统，顾名思义也就是为了加工的进行提供的一些额外的辅助功能的机构，帮助加工能够更加顺利、精确的进行。

1.2 数控机床的工作程序

数控机床的最大的特点就是可以通过编程对工作的过程进行设定，减少了对人工的依赖，首先是对零件的加工程序进行编程，将这一语言输入到NC装置，然后就经由伺服系统对车床部件进行驱动，对零件进行相应的加工操作，其程序如图1所示。

图1 数控车床加工流程图

1.3 影响数控机床加工精度的主要因素

对于数控机床来说，其自身的机械加工精度、伺服系统的驱动精度等都能够对机床的加工精度产生作用，主要的影响因素有以下几种情况。

1.3.1 数控机床加工中的位置误差因素

通常来说，在零件加工完成以后，它的实际的相对尺寸参数和设计的尺寸参数之间的差异就是位置误差，包括垂直度、对称度等的区别都属于是位置误差。而对于数控机床来说，这种误差大多数是由于在进行加工的时候，由于传动问题形成的，也有些是因为摩擦力对于刀头产生作用而出现的，这些都可以称为死区误差。在使用数控机床对零件进行加工的时候，操作人员都是通过伺服电机设备来对机床机型驱动和操作，进而对零件进行加工的，其主要的作用部件就是滚珠丝杠部件，如果这一部件出现误差，就会直接的作用到加工的精度上，这也是比较常见的影响机床加工精度的因素。

1.3.2 机床定位因素

经过实际的工作经验总结发现，在使用数控机床进行加工操作的时候，机床的定位是否精准对于能够对零件进行精确的加工是有着非常显著的作用。很多时候在加工中出现的误差都是由这种定位因素造成的，在这里面，最能影响这种定位精度的就是进给系统，该系统可以分为电气控制系统与机械传动系统，而能够影响到定位精准度的就是机械传动系统。数控机床可以有闭环系统和开环系统两种，对闭环系统来说，这种位置偏差产生的影响能够被预防，但是在开环系统中，要想做好定位监控则是非常困难的，所以在这种情况下，机床的加工精度很容易产生波动。

1.3.3 数控机床的几何误差因素

在使用数控机床对零件进行操作的时候，会产生大量的热量，摩擦力也会增加，这些都会对机床的构件，包括夹具以及刀具等产生一定的影响，可能会产生一定的形变，这样就会影响到机床的几何精度，相应的被加工的零件的精度也会受到影响，这就是几何误差造成的影响。

通过进行调查我们发现，这种情况的产生是由两方面的原因引起的。一方面是机床自身存在的几何误差，也就是其自身构件的精准度的作用，包括工作面以及机床导轨的水平情况以及垂直度等问题，还有就是刀具以及夹具的几何精度。另一方面则是外部作用对机床产生的影响，比如加工过程中的力的作用或者是热的作用等，这些也都会导致机床出现几何形变，引起机床的加工精度的改变。

2 数控机床加工精度改进方案

2.1 加强对于数控机床的设计

数控机床在机械制造业使用的已经非常普遍，应用的领域也是更加广泛，对于机械生产有着极大的帮助作用，技术和经验已经相当成熟，但是还是存在着一些不足的地方，影响了加工的精度，限制了数控车床的使用范围。要降低这种影响，我们首先要从数控机床的机构设计上来进行改进，要求要广泛的总结实际生产中出现的问题以及需求，在进行设计的时候进行充分的考虑，使得以及设计的更加科学、合理，实用性和精确性更高。

根据我国的数控机床的发展现状，可以通过对外采购的方式，购进一些对精密度要求比较高的配件，来提升机床的加工精度和性能，同时也能够一定程度上降低自身研发的费用，提高性价比。

为了降低机械的几何形变，一定要保证结构具有比较高的刚度，并且要确保结构受力的均匀，这样在承受外力作用的时候才具有更强的承受能力而不会出现形变，导致机床的加工精度的变化。要想提高零件的加工精度，就需要对零件进行深入的分析，熟悉零件的性能需求，在加工的过程中，一定要按照要求的参数进行加工，这样才能够保证零件的精度符合要求。在选择加工使用的刀具以及夹具的时候，一定要根据实际的需求进行选择，需要进行全面的考量，才能最终确定使用何种部件来进行加工。

一定要注意对于机床的结构重心的设计和安排，这一参数对于机械的形态的影响是非常关键的，最好是把重心设计的低一些，这样机床的摆动模态频率就会比较高，这样能够降低机床的负荷，抗形变能力也会增强。同时还要尽可能的将结构都集中在下部，减少上部结构。为了降低热效应对于机床的影响，还需要对主轴系统进行设计，提高的热态性能，更加的耐热而不会产生形变，这样也有利于加工精度的提升。

2.2 改善机床导轨几何精度

除了机床的自身结构外，机床的导轨精度对于其加工精度来说也是有着很大的影响，在进行加工的时候会产生剧烈的振动，这时候就需要导轨具有相当的稳定性以及刚度，才能够保障加工的精准性，为了满足这一要求，我们需要使用钢制的滑动轨道，并对其进行整体的磨削。这样，导轨的几何精度就有了保证。

2.3 提高设备检查与误差防止

这种方式是对可能影响到加工精度的误差的预防措施，通过合理的方案，对设备进行规范性的检查，做好对于设备的运行状况以及环境的监督，这样也能够一定程度上保证设备的加工精度，同时在进行设计的时候，还要考虑到多种因素的影响，做好相应的防范措施，将误差出现的几率降到最低，尽可能的减少对于加工精度的影响。

3 结语

随着我国的机械制造行业的快速发展，数控机床的应用也是越来越普遍，对于机床来说，它的加工精度是一个非常重要的性能参数，直接关系着其应用的范围，对于其加工的产品有着重要的影响。文中对数控机床的工作流程做了简单的介绍，并分析了影响数控机床加工精度的各类因素，在这一基础上提出了一些改进方案，以此提高数控机床的加工精度，为机械制造提供更好的服务。