朱 磊，劉 偉

沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)中捷鉆鏜床廠，遼寧沈陽(yáng) 110142

加工精度是指數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工后，零件實(shí)際的外形輪廓、位置以及尺寸數(shù)值等幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)中規(guī)定的幾何參數(shù)的一致或符合程度。誤差在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)中是客觀存在的，但是需要將誤差控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。因此需要對(duì)無(wú)償進(jìn)行有效的分析，對(duì)誤差的特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行重點(diǎn)研究，并且根據(jù)研究和分析的結(jié)果制定出提高數(shù)控機(jī)場(chǎng)工作精度，降低誤差的有效措施。

1 數(shù)控機(jī)床在實(shí)際工作中出現(xiàn)誤差的原因

1.1 主軸旋轉(zhuǎn)誤差

主軸旋轉(zhuǎn)誤差的定義是：某一時(shí)刻主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理論數(shù)據(jù)中的主軸回轉(zhuǎn)軸線存在偏差。在實(shí)際工作中以下因素可以導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生主軸旋轉(zhuǎn)誤差：在工作生產(chǎn)過(guò)程中，主軸發(fā)生的不規(guī)則動(dòng)作，例如：軸向竄動(dòng)、角度擺動(dòng)或者徑向跳動(dòng)等。為了有效降低主軸旋轉(zhuǎn)誤差，首先需要有效提高數(shù)控機(jī)床主軸、軸承以及箱體的精度和質(zhì)量；其次，在安裝主軸部件時(shí)，要有效保證安裝精度，并且對(duì)滾動(dòng)軸承等傳動(dòng)部件進(jìn)行預(yù)緊等操作；再次，根據(jù)具體的工作需求，選擇適合的平衡裝置，安裝在數(shù)控機(jī)床主軸的高速傳動(dòng)部件中，可以使回轉(zhuǎn)精度得到有效提高；定期對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸部件進(jìn)行維護(hù)。

1.2 系統(tǒng)變形導(dǎo)致的誤差

1）數(shù)控機(jī)床部件剛度。數(shù)控機(jī)床部件中包含很多零件，目前，通常采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方法對(duì)這些部件的剛度進(jìn)行分析。通過(guò)分析結(jié)果可知，數(shù)控機(jī)床部件變形與加工工作載荷成非線性關(guān)系，而且載荷加載曲線超前于載荷卸載曲線，兩條曲線不重合。通過(guò)對(duì)載荷加載曲線和載荷卸載曲線進(jìn)行分析，可以得出數(shù)控機(jī)床在加載負(fù)荷和卸載負(fù)荷過(guò)程中所消耗的能量就是兩條曲線之間的面積，這些消耗的能量就是數(shù)控機(jī)床在加載和卸載循環(huán)中解除變形所消耗的能量以及摩擦力所消耗的能量；當(dāng)數(shù)控機(jī)床初次卸載負(fù)荷后，相關(guān)部件變形恢復(fù)無(wú)法完全恢復(fù)到初次加載負(fù)荷前狀態(tài)，因此導(dǎo)致了殘余變形的產(chǎn)生，加載曲線的起點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行多次的加載和卸載循環(huán)之后，才與卸載曲線的終點(diǎn)重新吻合，殘余變形也隨著歸位零；

2）刀具剛度。數(shù)控機(jī)床的刀具在加工工件表面輪廓和法線時(shí)，在（y）方向上加工時(shí)，因?yàn)榈毒叩膭偠群艽?，因此通常可以忽略刀具的變形。?dāng)數(shù)控機(jī)床加工工件內(nèi)孔的直徑比較小時(shí)，刀桿因?yàn)槭芰Ξa(chǎn)生變形較大，因此會(huì)導(dǎo)致誤差增大，降低加工精度；

3）工件剛度。在數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，如果工件的剛度偏低，在加工過(guò)程中，工件會(huì)在機(jī)床的刀具和夾具的作用下發(fā)生工藝要求之外的變形，降低工件的加工精度。

1.3 數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)誤差

數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差主要是指機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)鏈的首段傳動(dòng)元件和末端傳動(dòng)元件之間運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的誤差。傳動(dòng)誤差產(chǎn)生的主要原因是由機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)組件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的偏差所導(dǎo)致的；而且傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于零件的磨損，也可以導(dǎo)致傳動(dòng)誤差增大。

2 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見(jiàn)方法

在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)較高的靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度，有效的減小傳動(dòng)組件的摩擦系數(shù)，達(dá)到傳動(dòng)組件無(wú)間隙，有效提高數(shù)控機(jī)床的功率，而且方便工作人員或技術(shù)人員進(jìn)行操作和維修。在對(duì)數(shù)控機(jī)場(chǎng)進(jìn)行改造時(shí)，不但需要滿足上述幾點(diǎn)要求，還應(yīng)該根據(jù)具體的生產(chǎn)需要改造數(shù)控機(jī)床的主要部件，是其滿足生產(chǎn)需求和設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到數(shù)控機(jī)床改造的目的，數(shù)控機(jī)場(chǎng)改造可以通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：

1）修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌負(fù)責(zé)完成導(dǎo)向與承載的作用。無(wú)論在空載的情況下，還是在有負(fù)載的情況下，導(dǎo)軌都應(yīng)該滿足規(guī)定的導(dǎo)向精度。數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌導(dǎo)向精度是其幾何精度的基礎(chǔ)，因此，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造時(shí)，為了有效的提高精度，通常需要對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行修復(fù)，以保證和提高導(dǎo)軌精度。

2）恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組中最主要的部件。當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，主要通過(guò)主軸完成工件夾持、刀具切削等工作，因此主軸的質(zhì)量將嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量。因此，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造時(shí)，需要特別注意主軸精度。

如果主軸的精度比較差，則應(yīng)該將主軸拆卸下來(lái)后，系統(tǒng)的檢查主軸，然后根據(jù)情況制定出主軸修理方案。但是多數(shù)情況下可能需要對(duì)主軸的軸承進(jìn)行更換，或者對(duì)主軸軸承進(jìn)行調(diào)整、預(yù)緊等維修工作。在完成維修和調(diào)整工作后，需要采取溫升試驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)溫升對(duì)預(yù)緊量進(jìn)行調(diào)整。

3）修復(fù)、調(diào)整或更換滾珠絲杠

由于現(xiàn)代工藝的發(fā)展和需要，現(xiàn)代生產(chǎn)加工生產(chǎn)行業(yè)對(duì)速度和精度提出了更高的要求。由于滾珠絲杠具有較高的效率和靈敏度，而且具有使用壽命長(zhǎng)、剛度高、無(wú)間隙的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)中，已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的組成部件之一。而且滾珠絲杠已經(jīng)實(shí)行了標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)廠商也比較多，選擇面比較廣泛。因此使用滾珠絲杠有利于對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修和改造。在對(duì)數(shù)控機(jī)場(chǎng)進(jìn)行維修和改造時(shí)，需要對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行調(diào)整，以恢復(fù)或提高其精度，或者更換質(zhì)量更好或更精確的滾珠絲杠，以保證數(shù)控機(jī)床的定位精度，特別是在半閉環(huán)數(shù)控機(jī)場(chǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)中，滾珠絲杠不但是數(shù)控機(jī)場(chǎng)的傳動(dòng)組件，還可以在加工中控制工作臺(tái)的給進(jìn)精度，編碼器的主要作用是在加工過(guò)程中對(duì)絲杠的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。

4）利用精密儀器對(duì)數(shù)控機(jī)場(chǎng)進(jìn)行精度檢測(cè)

在制定具體的數(shù)控機(jī)床改造方案時(shí)，可以首先采用激光干涉儀等精密儀器對(duì)數(shù)控機(jī)床的定位精度進(jìn)行測(cè)量，然后使用球桿儀對(duì)機(jī)床精度進(jìn)行快速的檢查，然后根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，判斷出導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的原因，對(duì)數(shù)控機(jī)床的直線度、垂直度、反向間隙、伺服匹配度、傳動(dòng)組件磨損度等方面進(jìn)行檢查，特別需要注意伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù)，然后根據(jù)情況制定出合理的維修、補(bǔ)償或改造方案。以保證維修或改造后，數(shù)控機(jī)床的精確度和工作效率得到有效的提高。

3 結(jié)論

為了使數(shù)控機(jī)床在改造后，達(dá)到預(yù)定的加工精度和工作效率，有效的提高整體性能，需要根據(jù)具體需求引用質(zhì)量、精確度更高，性能更加可靠的部件。但是高端產(chǎn)品的成本也會(huì)更高，所以需要對(duì)該單位的具體生產(chǎn)情況、成本預(yù)算進(jìn)行了解。

[1]沈軍.數(shù)控機(jī)床改造方案的選擇[J].數(shù)控設(shè)備網(wǎng)，2005(4)：25-26.

[2]畢芍.數(shù)控機(jī)床改造的幾點(diǎn)建議[J].機(jī)床應(yīng)用，2003(6)：13-14.