试论数控机床的精度分析与设计

刘洋

【摘要】随着科学技术与社会分工的不断创新与细化，各领域均出现了赋有时代特色的新产品，作为我国国民经济发展的基础产业——机械制造业，其产品类型更趋复杂化与精细化，特别在一些重要领域，如航海与军事等领域，对机械制造产品的精度、生产技术、加工工艺等提出了更高要求，因这些产品在制造过程中具有一定的复杂性，所以，对于生产、加工此类产品的设备更应及时调试与更新;在这种背景下，数控机床应运而生，随着数控机床的诞生，进一步提高了机械制造产品的精度，但因数控机床的加工精度受多方面因素的影响，因此，数控机床在运动过程中必然会出现各种加工方面的误差，针对该类问题，相关领域已加大了研究力度，并重点关注如何进一步避免数控机床在运动过程中出现影响产品精度的误差，以全面提高数控机床的加工精度。本文在分析数控机床定位精度影响因素的基础上，提出了如何提升数控机床精度的几条设计要点，具有一定的借鉴性作用。

【关键词】数控机床  定位精度  加工工艺  误差  设计

引言：随着科学技术的不断发展，数控机床的控制模式实现了进一步的更新，通常情况下，传统的机床运动控制模式很难直接体现其动态特性，同时也无法对机床的运动特点进行准确描述，由此可知，即便传统的数控机床具有设置简单、操作难度低等优势，但其存在的劣势不容忽视，两者之间不能相互抵充，因机械制造产品主要强调的是精度，因此，在传统的机床控制模式下，无法避免因机床运动造成的各种误差，且传统的机床控制系统在科学技术发展的过程中，其使用范围受到了进一步的限制。除此之外，在传统的机床运动控制系统中，因受坐标联动的影响，必然会加大误差范围，因此，对于精度要求高的机械制造产品，如果采用传统的机床运动控制系统，必然会带来致命打击。现阶段，随着科学技术的不断更新与发展，逐渐实现了数控机床的智能化，不仅实现了技术上的创新，同时在智能化的数控机床中涵盖了多重技术，如通讯技术、传感技术、光电技术、互联网技术及机械制造技术等，通过对这些技术的组合，实现了在智能化数控机床中的应用。

一、影响数控机床定位精度的各因素分析

（一）机床导轨直线度对数控机床定位精度的影响

数控机床因受长期生产加工的影响，在运行过程中必然会出现各种变形，致使导轨的几何精度出现了一定程度上的变化;机床在使用过程中，如果导轨的平行度与水平度出现变化，则会引发导轨与滑体之间的摩擦力与接触力出现变化，在这种情况下，导轨与滑体之间必然会出现一些不均匀间隙，进而对整个数控机床的定位精度造成一定的影响。

（二）丝杠螺距误差对数控机床定位精度的影响

机床中的丝杆在制造过程中出现各种加工方面的误差属于一种必然现象，正是这种现象的存在，致使丝杆上各螺距处于一种不均匀状态，加之传动过程中的进给量不同、机床在运行过程中出现的各种磨损等，均会对机床的定位精度造成一定的影响。

（三）环境温度对数控机床定位精度的影响

在正常使用过程中，机床的机体暴露于环境中，因受环境温度的影响，致使机床工作台与导轨等经常表现出遇冷收缩变形、预热伸长变形的现象，鉴于此，在数控机床的使用过程中，应充分考虑环境温度变化对机床定位精度产生的影响。

二、数控机床的精度设计要点及注意事项

（一）有效控制数控机床的运动系统

相对而言，数控机床的运动系统属于一个比较复杂的动力学系统，对数控机床各项工作性能做出全面衡量的重要指标就是加工精度，其中，数控机床的加工精度受多种因素的影响，如数控机床的刀具磨损、数控机床的工艺系统变形及使用过程中出现的各种磨损等。在各因素中，更应重视数控机床自身精度。所以，在使用数控机床时，对机床的控制系统可设计为一个单独的、完整的模块体系，并通过智能化手段，控制数控机床，并发布指令，同时在设备整体系统与控制系统的接口处，加强对输出量的控制。

（二）在插补前进行加减速控制

对于数控机床所有坐标轴的运动速度而言，因受加工技术、运动形态等的制约，应根据实际情况调整数控机床的加工工艺，在数控机床的运动过程中，若通过插补后加减速控制，那么在此过程中会因速度变化幅度不均致使机床出现加工误差增加等现象，不但与数控机床的运动目标相违背，同时在一定程度上也会对产品质量造成影响。鉴于此，在设计过程中，应采取插补前译码的方法，并按照时段的实际需求，对是否进行插补加减速进行判断，确保数控机床的加工速度始终保持一种平衡均匀的状态，不仅可以消除加工误差，同时也可以进一步提高数控机床产品的加工精度。

（三）提升数控机床的加工精度

综合来说，提升数控机床加工精度的渠道主要包括两种形式，一是在机床运动前，基于预测法找出数控机床既有的误差及问题，从机床产生误差的源头上寻找解决的办法，确保机床在运动过程中处于正常状态，同时也可以进一步为产品的加工质量提供保障;二是机床产生误差后，操作人员及技术人员通过数据分析、技术检测等，进一步完善机床运动过程中出现的各种误差，实现对机床误差的修正，不仅避免了数控机床在运动过程中再次出现误差，同时也可以进一步提高整个数控机床的加工精度。

三、结语

基于以上分析可知，随着科学技术的不断更新与发展，数控机床在现代制造业中逐渐实现了普及，并进一步为现代制造业的创新与发展提供了保障与支持，推动了我国制造业的快速发展。不仅如此，随着数控机床的不断普及，不但拓展了我国制造业在国际上的发展领域，同时也在进一步改写全球制造业的历史;随着数控机床在制造业中的不断应用，在一定程度上提高了整个制造业产品的加工质量，在提高劳动效率与生产效率的同时，进一步改变了制造业的生產结构与格局，实现了新型生产模式的创新。

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