数控车床加工精度影响因素分析及其控制研究

摘 要：随着我国经济实力的加强，科学技术的不断提高，促使我国工业制造行业的突飞猛进。机械零部件生产的质量是工业领域持续发展的重要保障，因此就要加强对其生产中数控车床加工精度控制的力度，这样不仅能够从根源上提升机械零部件的生产质量，同时也能推动我国工业行业的安全发展。与此同时作为机械零部件的生产企业要想为企业创造更多的经济利益，也要注重对数控车床加工精度的严密控制，将所用方面可能会影响数控车床加工精度的因素进行全面的、宏观的考虑，并且采取有效的措施及时的排除不利因素的影响，从而最大限度地保障机械零部件的生产效率和质量。

关键词：数控车床;加工精度;影响因素;控制策略

在我国经济实力和科学技术逐渐提高的背景下，由于终端客户对工业车床的精度和质量的要求都在不断地提升中，因此为了满足广大客户的要求和社会现代化建设进步的新需求，就要在数控机床加工精度的技术上进行严格控制。数控机床是近些年来随着我国科学技术的飞速提升而研究出来的先进的工业生产技术，能够高效地改善我国传统的工业生产的效率和质量。但因其在实际生产的过程中会受到来自各方面的不利因素的影响，因此在精准度上还比较欠缺。为此在数控机床进行机械零部件加工的时候，在分析、总结和实践的前提下，对影响其加工精准度的因素进行深入地研究，并采取及时的措施，确保数控机床加工的精准度。

1  数控车床的组成结构和特点优势

1.1数控车床的组成结构

纵观我国的工业生产制造行业的现状，数控车床设备的外形庞大、结构复杂，因此为了使数控车床加工极少数的精准度得到有效的、严格的控制，就要先对其内部复杂的组成结构进行详细了解和明确掌握，其主要部分分为数控装置、驱动装置、辅助装置以及主机等。

首先是数控装置。其主要指的是使用硬件设备和软件设备，专业的技术操作员工通过利用数控装置对零部件的数字化加工程序进行数据存储和信息输入，从而对大量的零配件生产的信息数据进行系统分析和统筹处理，进而对数控车床加工的精度进行信息化的控制和处理。

其次是驱动装置。驱动装置在数控车床加工技术的执行中属于比较基础的组成部分，包括进给单元、主轴驱动单元以及主轴电机等部分，虽然是基础组成但也是不可或缺的数控车床加工技术的重要执行部分。

其次是辅助装置。这部分的功能是维护数控机床设备的稳定的、长期的运行，如果没有辅助装置的协助，也就是说数控车床的加工作业很难继续，在数控机床加工的过程中，不论是冷却环节、排屑环节还是照明环节都离不开辅助装置的应用。

最后也是最重要的主机装置。其是数控车床生产制造环节正常运行的核心保障，包括立柱、床身和其他有利于切削作业的机械部件或者零部件，是数控车床生产设备重中之重的组成结构。

1.2数控车床的特点优势

在进行这部分论述时，着重突出信息化技术支持下的数控车床加工技术与传统车床生产技术的对比：数控车床连动配合得比较多，这是和传统车床加工技术相比最明显的优势，因此在机床实际加工的过程中能够更加的便利和高效地完成结构繁杂的配件生产;数控车床技术下制造地工业产品的精度远高于传统车床，在效率和质量方面也是远远领先;有现代化信息技术的加持，使设备的自动化水平得到不断地提高和完善，从而使人工操作的部分被大大地减少，进而降低劳动支出;在制造紧密性方面也明显优于传统车床加工技术，同时对数控设备的维护检修有更细致的要求。因此现代信息化的数控车床设备要有职业素养高，专业能力强的人士对其进行维护检修，在进行维护检修作业时，要具有强烈的责任意识，才能有效的优化和改善信息化控制程序的参数信息。

2  数控车床加工精度的影响因素

2.1车刀参数误差

要说数控车床加工技术优于传统车床加工技术，就是因为有了计算机系统的参与，机床操作人员可以在现代化计算机技术的支持下操控数控车床加工设备进行自动化生产、处理、加工各类型的机械零部件，只要将生产程序按照既定的要求提前设置好车刀就会进入自动生产形态，但在实际的运行中经常会出现圆弧半径的误差，以及车刀本身产生偏角的现象，这也是导致机械零部件实际生产中轴线尺寸产生偏差的主要因素，从而使轴向尺寸随着圆弧半径的变化而产生正比例的改变，进而导致数值的偏差越来越大。要想使车刀的精准度得到有效地控制，技术人员就要注意在使用数控车床加工技术进行机械零部件的加工时轴向位移的方位和轴向尺寸之间的联系，在结合生产机械零部件的实际情况的基础上改善轴向位移的范围，并有效地控制机械零配件的整个工序过程，同时将车床的生产程序进行编程，从而使机械零部件的加工的精度得到高效地提升。

2.2伺服系统的误差

数控车床定位的准确性依靠的是滚珠丝杠技术，在其开始运行之前技术人员要对其定位进行了解和掌握。要想使滚珠丝杠技术发挥其最大的效能就要充分地依托伺服系统进行实现，因此一旦伺服系统出现了运行问题或者故障，就可以直接判断为滚珠丝杠出现了传動误差的问题，不仅会直接导致数控车床的精准定位受到影响，同时也限制了机械零部件的精准加工，从而加工出来的产品不符合质量标准。在对数控车床加工的过程进行控制的时候，滚珠丝杠会被伺服电机系统牢牢地控制住，因此能够在其进行正常状态下的反方向运行时对数控车床的准确定位仍然可以提供有力的保障。但长期处于逆转状态必然会引起空转的现象，从而在反向间隙环节产生严重的数值误差。除此之外数控车床还会在其运行中受到外力因素的影响，而导致弹性形变，对数控车床的正常运行产生不利的影响。

2.3合理地选择切削用量

切削用量主要由切削深度、进给量以及切削速度三部分构成，三者不是固定不变的，其变性会对数控车床加工机械零部件的精度造成一定的负面影响。数控车床整体的加工过程可以分为精车床加工阶段和粗车床加工阶段，精车床加工阶段对加工的精度有严格的要求，对进给量的需求不高，但需要较高的切削速度，在这个阶段要科学的设置速度可调的数值范围和背吃刀量，降低因速度控制不当而引发的数控车床加工的机械零部件的精度差的问题;而粗车床加工阶段则追求生产的效率，因此对切削速度的要求就会更高，以超负荷的背吃刀量开展加工，虽然在加工速度方面得到了很大的提高，但当其无法承载背吃刀的负荷时，极易造成刀具损坏，从而使数控车床加工机械零部件产品的精度跟着下降。

3  数控车床加工精度的控制策略

3.1科学地运用防止误差法

操作人员要想使数控车床加工的精度得到科学的保障，从而使各种加工环节的误差得到有效地避免，就要在数控车床设备运行的过程中，将防止误差法充分与之进行有机结合，加强控制各环节误差，并做好预防工作，同时要充分的考虑数控车床实际加工运行时的优势和生产要求，对其采取针对性的预防误差的有效手段，从而增强数控车床加工的精度。合理地运用防止误差法可以有效地对数控车床正式开始运行之前的机械零部件的加工环境进行优化和改善，从而使数控车床的机械零部件加工的效率和精度得到提高。防止误差法应用于数控车床的加工生产中，其唯一的劣势在于增加了数控车床的机械零配件的生产成本，因此在实际的数控车床的加工过程中要将防止误差法与其他控制方法进行联合使用，从而达到对数控机床加工精度进行高效控制的成果。

3.2有效控制伺服系统的误差

在对机械零部件进行实际的日常生产时，伺服系统运行的良好状态是对数控车床机械设备顺利运转的强有力的保障，而其系统的误差数值则直接影响着数控车床实际加工的精度。也正因为如此操作人员必须充分地意识到伺服系统误差在机械零部件生产中的重要作用，从而采用科学的措施对其进行严密的控制。除此之外数控车床机械设备的设计人员在对其进行设计时，在对其主要的驱动装置进行选择时，要优先考虑其动态效能，只有这样才能增强伺服系统的抗负荷性。技术人员在将伺服装置完整的融合进数控车床的设计中之后，才可以对后续的参数信息等进行有效的控制。

3.3提升数控车床的整体设计

数控车床改善设计的程度直接和各加工环节中零部件的生产情况挂钩，因此要想使数控车床加工技术在整个机械零配件的生产过程中的作用得到最大限度地发挥，就要在创新思想的影响下对各个加工环节进行改善、更新先进的设备部件、优化主机的构造等方面进行严格的控制。即可以使数控车床的自动运行的成效得以延续，使数控车床的稳定运转得到保障，又能充分地发挥数控车床的自动化作用，减少人工的参与，从而有效地降低加工企业的成本投资。除此之外在对车床进行优化时，要充分的考虑变形应力的影响，只有使其处于平均分配的状态才能有效地避免加工设备因外力影响而导致的变形现象，同时降低坚固度较弱的环节出现被损坏问题的概率。在对数控车床的整体设计进行改善和提升时，可以从改善热态性能、使用结构材料、调整中心高度等方面进行。在我国目前数控车床的整体发展现状来看，尚有需要相关技术人员对其深入挖掘和探究的空间和价值。

3.4编程法提升加工精度

在对数控车床进行机械零部件加工时，为了使缓速的单向确定点回到最早点的状态，技术人员可以利用编程技术对数控车床进行插补作业，编程法的作用就是当数控车床加工设备在正常工作的状态下产生的正向偏差的时候对系统进行反方向的间歇性插补，以便将偏差数据进行纠正还原，达到系统补正的目的。在开展数控车床加工作业时，还可以采用另外一种有效地解决方法，即将信息化控制系统在几个地址中都进行储存，但要把反方向的间歇性插补的数值信息存储在各个轴中，这样的益处就是当在数控车床加工机械零部件的时候，一旦系统的加工指令方面产生异变，则反方向的间歇性插补数值就会自动转存至控制系统中，系统自行对修补数据进行读取，而后在中央处理器的指令下完成自我修补、更正，从而达到自动清除偏差的效果，这就是编程法应用于数控车床加工中控制加精度的真正意义。

3.5定期维护检修设备

数控车床从其本质上讲还是隶属于机械设备中的一种，不论加工技术怎样的精密，在其进入工作状态后都会或多或少地的出现问题或者故障，会对正常的机械零部件的加工任务造成不利的影响，同时会还会导致加工产品的精度无法得到有效地保障。因此为了使机械加工企业的利益得到最大限度地保障，就要力保数控车床加工系统的长期的、正常的运行状态，因此就要有专业的技术人员对系统和设备进行定期的维护和检修。一方面技术人员要结合按照既定的维护检修的规范、制度、要求等，以及设备实际的使用状况，对其制定详细的维护检修计划，可以具体到每天每年，在每次例行维护检修工作完成之后还要及时填写检修报告，并需要责任人签字，以便追责到人的制度彻底的落实。另一方面还需要操作人员配合技术人员一起对设备进行维护，要求在此期间操作人员的实操过程也必须严格按照相关的规范和流程作业，以便保证数控车床设备不会受到额外的损坏。

3.6增强几何精度控制管理

通过对数控车床加工过程的细节的控制和管理的力度的增强而实现对其加工精度的控制。在数控车床加工系统稳定运转的过程中，要对切削速度进行严格的控制，以此来实现预定的加工机械零部件的精度标准。因此切削速度不可长期处于快速运行状态，将偏振的影响降到最低，保证数控车床加工系统运行精度。在系统正常运行设备稳定运行的基础上，充分地应用滚动形式的钢制轨道，从而保证切削过程的顺利开展，并结合轨道的钢硬度的实际情况，将轨道的稳定性进一步加强，保证数控车床在轨道上滑动作业的流畅性和稳定性。在对数控车床的机械设备设计伊始，要对轨道进行巩固处理，使其位置要始终保持在水平线上，降低基座和轨道之间的缝隙数值，一旦发现缝隙的存在，则必须及时采取相应的措施进行填补，从而使数控车床加工设备设计的合理性得到有效地保障，进而维持切削速度的平稳，有效提高加工的精度和减少问题或者故障发生的概率。

3.7控制和管理刀补

按照数控车床加工设备中的对刀方式的差异，主要可以分为机械内部和外部两种类型，外部对刀可以通过刀具预调仪进行对刀，同时还可以利用试切法进行对刀。如果存在加工设备设计尚不成熟，就要立即对断面的核心区域进行明确，并将其看作核心的对刀点，以此为依据对对刀点的范围进行确认，而后进行适当的、合理的规划，保证数控车床在滑行回起始点的位置时，依然能夠开展正常的对刀处理。在数控车床加工的过程中机械零部件在与刀具发生有效接触的时候，要及时进行测量处理。并将刀补数值进行详细的、真实的记录，当各轴作业任务顺利完成之后，可以应用试切法继续后续的对刀作业，已达到数控车床加工精度的强化控制管理。

3.8科学调试控制

在基础的对刀作业完成之后，还要对系统调试的进展进行重点关注，在对机械零部件开始实施加工作业之前，要将系统调试的环节进行严密的梳理，以便后续的调试工作的开展。要想使刀具位置得到进一步合理地设置和调整，可以通过对加工过程开展的模拟作业，并利用其中的坐标轴对刀具进一步优化，进而达到精准定位的目的。在开展实践模拟的时候，要对数控车床加工机械零部件的每一道工序都要进行详细地检测，制定排除相应的问题或者事故的应急预案，确保科学调试的有效性。

结束语：

在经济和科学技术共同不断发展的新时代的背景下，数控车床生产技术融合了工业技术和计算机技术的优势，相比较之下以往老旧的工业机床的生产技术和模式逐渐地退出工业发展的舞台。随着数控车床加工技术的不断提升，虽然其在加工精准度的控制上有了质的飞跃，但由于数控机床隶属于工业机械的一种，仍然有人工参与操作的环节，因此不可避免地会受到某些因素的影响，从而不利于车床生产企业的经济效益的增长。那么就需要有专业的技术研发人员对影响数控机床加工精度的因素进行进一步的深入研究，并有针对性地应用科学的措施改善数控机床的生产精度，促进我国工业机床生产行业的持久发展。除此之外，也要对人工操作的重要性进行重点关注，机床企业内部的员工是保障企业生产和发展顺利进行的基础，同时也是最重要的组成部分之一，企业内的所有的机床生产的活动都离不开员工综合素质和职业技能的支撑，所以机床生产企业要加强对员工定期培训的力度和强度，提升员工工业数控生产的技能水平，从而助力企业的快速的、稳定的发展，进而为社会各行业提供质优精准的工业产品，有利于推动我国数控车床生产行业持续的、健康的发展。

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作者简介：

田龙（1988.3.23—），男，辽宁省锦州市，本科，中级工程师，研究方向：机械设计制造及自动化。