数控车床精度分析及提高精度保持性措施

2018-12-08

新商务周刊 2018年3期

1　导言

数控车床是集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备。它同其它机电一体化产品一样，也是由机械本体、动力源、电子控制单元、检测传感部分和执行机器（伺服系统）组成。在普通车床上加工零件，是由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出要求的零件。而在数控车床上加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和车床运动要求用数控语言编制出加工程序，然后输入到CNC装置，CNC装置对加工程序进行一系列处理后，向伺服系统发出执行指令，由伺服系统驱动车床移动部件运动，从而自动完成零件的加工

2　数控车床加工精度的影响因素

数控车床的加工精度由数控系统的控制精度和车床的机床精度共同组成。数控系统的精度高低、伺服控制的方法是否调整到最优直接影响数控车床的加工精度，而机床的机床本体精度同样也会制约数控车床的加工精度。总的来说，数控车床加工的不精确性一般由以下原因造成：（1）车床热变形误差；（2）车床几何误差；（3）车刀几何参数引发的误差；（4）刀具磨损误差；（5）伺服进给系统误差等。

3　数控车床加工精度提高的措施

3.1　误差补偿法

误差补偿法，实际上就是一种通过数控系统的利用而实现的补偿功能，补偿车床坐标轴上已经存在的误差，这样才可以提升车床精度。误差补偿法属于经济效益较高的精度控制手段，通过误差补偿技术，不仅将精度偏低的数控机场上，进行高精度零件的加工。在实施误差补偿时，可以软件、硬件来加以完成。

第一，针对半闭环伺服系统的数控车床，反向偏差会影响其重复定位以及车床定位的精度，从而对加工零件的加工精度产生影响，对于这一类型的误差，就可以使用误差补偿法，减少精度方面的误差。目前，在绝大部分国内的数控车床的加工行业中，其定位精度都大于0.02mm，但是，却没有相应的补偿功能，因此，就可以利用编程的方式，将某一个场合之下的单位定位加以实现，将反向的间隙清除掉。

第二，在机械部分不发生改变以及低速单向定位达到了插补的起始点，就可以利用编程法来进行插补的加工。如果在进行插补时遇到了反向，就可以做好反向间隙的再正式的插补，就可以实现零件对于公差提出的要求。对于其余类型的数控车床，可以将若干个地址设置在数控装置内存当中，让其作为专用的各轴反向间隙值的储存单元。如果数控车床的某一个轴得到了指令，要求改变运动方向，数控装置就会对于该轴的方向间隙值进行不定时读取，并且补偿与修正坐标位移指令值，并且准确地定位车粗昂的位置，这样才能够避免方向偏差对加工精度产生影响。

3.2　误差防止法

误差防止实际上是一种事前的预防处理，也就是通过设计与制造来讲可能存在的误差源消除。比如：通过零部件加工与装配精度的提高，来确保车床系统的刚度（进行车床材料与结构的改善），另外，也可以通过机械加工环境温度的控制等方法，这是传统模式下的机械加工精度提升的方式。误差防止法主要是采取的“硬技术”，但是却存在车床的性能与造假是呈现出几何级数关系增长的缺点。另外，误差防止法的单一使用，虽然能够达到一定要求的精度，但是想要再一次提升，就非常困难。

4　数控车床加工质量提升的技巧

4.1　运用“一刀多尖”

“一刀多尖”指的是在加工不同的工件表面的时候，可以在一道工序当中，使用一把车刀上的多个刀尖来实现，当多把车刀使用并且进行编程。比如说：1号位车刀为T01，一个刀尖车外圆，另一个刀尖车端面，在偏置号“T0005”当中输入车外圆刀尖对刀值，其在编程的时候，外圆车刀是“T0105”；在偏置号“T0006”当中输入车端面刀尖的对刀值，其在编程的时候，端面车刀是“T0106”，这样就可以将一把车刀当做两把使用，这样能够将回转车刀架的刀库的容量间接地扩充，并且对于角度的选择也有一定的优势。

4.2　“刀尖圆弧半径补偿”动能的有效运用

数控车床的数控系统目前正在推广“刀尖圆弧半径补偿”功能，该功能对于轴类零件圆弧表面的加工精度的保证十分有效，大大减小了工艺系统误差，带有圆弧半径的刀尖（即便没有，刀具有切削过程中也会因磨损而自然生成），其刀尖点为一个空间的一个虚点，数控编程时是以这个虚点来编程的，而实际切削圆弧表面时（对圆柱外圆表面和端面尺寸无影响），刀具实际切削点为刀尖圆弧上各实际分布点，必然会造成一边过切，而另一边少切现象，而遇有刀尖圆弧半径补偿补偿功能（即G41、G42和G40），能够进行运算，始终保证当前刀尖点是刀具圆弧与理论外圆轮廓的切点。此功能在数控车床上运用时简单有效，十分重要。