数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题分析

胡慧

摘要：在当今社会科技发展的浪潮中，机器机械的地位越来越重要，而加工精密度是影响机器机械制造的关键因素，而数控机床更是当今机床生产中的主流。本文主要针对数控机床加工精密度提高技术的进展及其存在的问题进行分析，来了解当今数控机床、数控技术的发展情况。

关键词：数控机床；加工精密度；发展；存在的问题；解决办法

引言：

机械是我们当今生活中不可缺少的物品，农用机械、工业机械、家用机械等机械工具已经融入到了我们的生活之中，而随着生活质量的提高和科技水平的飞跃，我们对于机械的质量、精密度、实用性的要求已经有了一个质的飞跃，所以对于制造机械的数控机床的加工精密度的要求必定更加严格。针对新时代对于机床加工技术的新要求，为了更好的推动数控机床加工精度提高技术的发展，就要对数控机床加工精密度提高技术的进展进行总结，并对这当中所遇到的问题进行简略的分析。

1、数控机床加工精密度提高技术的进展：

数控机床系统性误差和随机误差都是影响数控机床加工密度的重要因素，而这种误差产生的原因有很多且大多是无法避免的，比如：在机床的进行原始制造的过程中，管控系统和机床的运行产生的热变形，在切削作业的过程中对于机床的负荷、机床共振、环境条件不好等等这些因素都会导致误差的产生，而目前能够有效的控制误差，使之能够在一个合理的范围内，不影响到机械的使用的办法有：误差防止法和误差补偿法。[1]

1.1误差防止法

误差防止法简单来说就是防止一些可以避免的误差的产生，具体方法就是通过人为的设计和制造方式，比如说合理设计机床、零件、以及提高机床配置的标准等做法减少常见的、可通过人为的努力避免的误差源，来达到减小、减缓、甚至消灭误差的目的；这种方法在数控机床的工作过程中可以有效控制机床内部的升温情况，使温度达到一个合理的水平，从而降低误差源。误差防止法是保护数控机床加工精密度的基本方法，但是该方法很难完全避免热变形所产生的误差，而且这种方法还受到零配件质量的影响，所以这种方法的实际应用并不广泛，其技术措施主要有以下几个方面：

其一，热变形误差防止法；热变形是导致误差发生的主要因素之一；随着机床精密度的提高，由于热变形导致的失误概率也越来越高，特别是在超精密零件加工的过程中，由于零件本身体积小，这时如果由于马达、轴承、传动件、液压系统的机床的相关热源而引起相关部件发热产生误差，哪怕是一点点，在超精密零件中的体现都会尤为明显。所以控制热变形产生的误差就变得尤为重要，目前我们主要是从降低机床热源、控制热源的传递等方面对数控机床进行改造，并用热稳定结构来将热变形发生的机率降到最低。

其二，尺寸误差几何误差防止；这个方法主要应用在机床生产到发展的过程中，这种方法至通过控制在机床生产过程中所产生的缺陷来控制机床之后产生的误差情况。这种缺陷一般都是由于在机床制造过程中零件的配置不合理，随着机床的运作，这种零件上的误差会越来越大，从而导致零件变形，最后的结果就是机床的精密度下降，所以为了控制这种误差的产生，在一开始机床生产时，对于机床零件的配合就要非常合理，加大对部件安装的研究，多多引进新兴科技来检测零部件的配合度，从而有效降低配合误差。

其三，振动及环境误差防止；这个方法主要是防止机床内部、外部震动和控制机床室内的温度、空气湿度的方法来减小机床可能产生的误差，这种方法主要应用于超精密仪器的加工，这种对于精密度要求非常高的仪器加工。

误差防止方法除了以上阐述的方法之外还有伺候误差防止、以及检测误差防止等几个方面。

1.2误差补偿法

误差补偿法即通过按照既定的数值进行补偿，简单点来说就是人为制造一个新的误差来补偿或消弱当前的误差，就像是负负得正这样的原理，对于当前产生的原始误差，通过统计、分析、计算、推敲、建立物理模型等方法，建立产生一个新的误差，从而抵消或者缓和原来的那个误差，需要注意的是，要尽量让这个新的误差和原来的那个误差的数值相等，方向相反，从而减少加工误差，提高零件的精密度。误差元素检测、建立模型和误差补偿、控制是数控误差补偿法的關键因素，其主要有以下几个方法：[2]

其一，误差直接补偿法；这个是指用插值的方法直接求得需要补偿的数值，从而进行误差修正，但这种方法要求建立和补偿时一致的绝对测量坐标系。对于数字的精准性有很高的要求。

其二，单项误差合成补偿法；这种方法是以误差合成公式为理论依据，通过人为直接测量，测得机床的各项原始误差值通过误差合成公式计算需要补偿的数值，从而事先对于机床的误差补偿；这个方法对于测量的精准度要求也非常的严格。因为如果测量的原始误差值就是有误差的话，最后计算出来的数据可靠性也就不高了。

2、存在的问题及分析

研究人员通过一系列的研究发现，通过使用误差补偿技术提高机床精密度，这一举措在数控机床加工精密度应用上的意义是十分重大的。他包含了以下重要意义：第一，降低了在仪器制造上的成本，最重要的是他还是在提高了加工精密度的基础上，降低成本，给制造厂商带去了极大的经济效益；第二，用误差补偿技术可以解决完全凭靠技术无法达到的精度水平，或者说，如果要靠技术需要花费很大的代价才能达到的精密水平，通过误差补偿法可以比较轻松又不耗费太多的金钱达到目的。但是，虽说误差补偿法能满足生产商降成本，提质量的要求，可这项技术却并没有被广大企业所运用，归根结底，还是由于以下几个方面的影响：

首先，误差补偿法应用的对象过于单一，缺少程式化的、通用的建模方法，数学模型无法适用所有机型；误差参数的辨识度不高，无法快速、准确的辨识误差。

其次，误差补偿技术的应用体系建立不完全；因此必须加大研究投入，尽快建立应对不同机床，不同被加工对象的误差模型，根据现有产品建立最有效、最及时最准确的误差模型。

但是，我们也不必悲观，由于通过误差补偿技术来提高机床精确度在目前是比较实用的手段，而且也越来越受到企业和制造者的重视，随着社会的发展和科技的进步，人们对于精密度的要求越来越高，热误差补偿也变的至关重要。不过对于这一变化，数控行业要有一个清晰的认识，不能拘泥于自己已经取得的成绩，要不断的开拓创新，取长补短，多多了解国外的最新消息，同时企业要加强自主创新能力，不能一味的依靠别人，要努力提升技术，将误差做到最小。[3]

结束语：

数控机床加工精度提高技术已经取得了一定进展，针对误差防止法和误差补偿法的研究也越来越深入，但目前数控机床加工精度提高技术依旧存在一些问题，误差补偿法的应用也并不广泛，尚需进一步的努力，通过不断地技术创新，不断地推动数控机床加工精度提高技术的进步。

参考文献：

[1]徐希彤.数控机床技术发展现状及趋势初探[J].科技创新与应用，2013（25）：142

[2]倪军.数控机床误差补偿研究回顾及展望[J].中国机械工程，1997，8，（1）：29-34

[3]李小力.多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D].武汉华中科技大学.2006[1]