徐鳳亮，李多祥

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工誤差的原因及其改善措施

徐鳳亮，李多祥

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

數(shù)控機(jī)床對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的意義重大，但是其加工精度受到多種因素的影響，尤其是溫度方面的誤差影響更為明顯，因此，要想將數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工誤差控制在合理的范圍內(nèi)就需要嚴(yán)格的控制多種方面造成的誤差。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中，除了機(jī)床本身控制系統(tǒng)存在一定的誤差之外，還有數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，另外還存在由于發(fā)熱等溫度引起的熱變形而導(dǎo)致的誤差，這些不同因素所造成的誤差對(duì)于整個(gè)數(shù)控機(jī)床的加工性能造成直接的影響?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方面，改善數(shù)控機(jī)床的多方面的誤差具有重要的實(shí)際意義，同時(shí)也是現(xiàn)代精密機(jī)械工程研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文主要介紹并探討了數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工誤差的產(chǎn)生原因等方面的內(nèi)容，同時(shí)有針對(duì)性的提出了一些改善措施，以期對(duì)相關(guān)數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的工作人員起到一定的參考價(jià)值。

數(shù)控機(jī)床；生產(chǎn)加工誤差；原因；改善措施

制造業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)總值中具有重要的地位，同時(shí)也是綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。目前我國(guó)的機(jī)械工業(yè)正朝著高效、高質(zhì)以及高精度的方向發(fā)展，機(jī)械精密加工已經(jīng)發(fā)展成為我國(guó)工業(yè)制造業(yè)重要的領(lǐng)域之一，對(duì)于提高我國(guó)工業(yè)水平和裝備性能有著非常重要的實(shí)際意義。

機(jī)械加工行業(yè)離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)，而對(duì)于數(shù)控機(jī)床技術(shù)要想達(dá)到數(shù)控機(jī)床的有效使用性能，實(shí)現(xiàn)提高數(shù)控機(jī)床的精度可控性能的目的，就需要有效的控制數(shù)控機(jī)床的誤差等方面，因此分析數(shù)控機(jī)床的多種誤差類型的原因，優(yōu)化控制數(shù)控機(jī)床的誤差屬于一項(xiàng)具有重要的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值的課題。

1 生產(chǎn)加工誤差的基本定義

對(duì)于生產(chǎn)加工誤差來(lái)說(shuō)，其實(shí)際上就是指一種機(jī)械加工的過(guò)程而導(dǎo)致的尺寸方面的誤差，具體來(lái)說(shuō)零部件在進(jìn)行加工之后，在不同方向的幾何參數(shù)出現(xiàn)一定的偏差，而偏差就是指與之前的設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)之間所存在的差距程度。數(shù)控加工的誤差一直是人們所關(guān)注的重點(diǎn)，數(shù)控加工誤差的存在直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程效率，對(duì)于工廠實(shí)現(xiàn)一定的精細(xì)化能夠產(chǎn)生明顯的影響，在一定程度上阻礙了我國(guó)的機(jī)械加工精細(xì)零部件的發(fā)展，但是必須要指出的是由于受到各方面的影響，可以說(shuō)機(jī)械加工誤差是無(wú)法避免的，也是機(jī)械加工領(lǐng)域中不得不去面對(duì)的一種問(wèn)題，盡管說(shuō)機(jī)械加工的誤差不能避免，但是可以盡可能的降低機(jī)械加工誤差，這也可以說(shuō)是機(jī)械工業(yè)，尤其是數(shù)控加工機(jī)床的主要發(fā)展方向之一。

2 數(shù)控機(jī)床加工誤差產(chǎn)生的原因

在數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，對(duì)于誤差的產(chǎn)生是無(wú)法避免的，也就是說(shuō)是具有必然性。但是數(shù)控加工過(guò)程所導(dǎo)致的誤差一般都涉及較多的因素，因此，如何合理地對(duì)加工誤差進(jìn)行控制是關(guān)鍵的問(wèn)題。但在此之前必須要掌握加工誤差的不同類型的原因，這是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展所面臨的問(wèn)題，也是數(shù)控機(jī)床操作人員在工作中要意識(shí)到的重要內(nèi)容。本文根據(jù)一些有關(guān)的實(shí)踐案例，分析了數(shù)控機(jī)床加工誤差產(chǎn)生的不同的原因，主要有三個(gè)方面，具體如下。

2.1 數(shù)控機(jī)床自身的控制系統(tǒng)所造成的加工誤差

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床不同于以往的加工機(jī)床，其控制系統(tǒng)是依靠的智能控制系統(tǒng)來(lái)完成。整體來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床所產(chǎn)生的誤差必然有自身控制系統(tǒng)的原因：大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床都是采用的閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理是基于一種反饋模式來(lái)控制，具體來(lái)說(shuō)就是借助一定的數(shù)控裝置插補(bǔ)器所產(chǎn)生指令信息，將其與在機(jī)床工作面實(shí)際檢測(cè)到的位置信息進(jìn)行對(duì)比，按照對(duì)比結(jié)果來(lái)實(shí)施運(yùn)動(dòng)的控制。

但是在這個(gè)環(huán)節(jié)過(guò)程中，由于對(duì)于機(jī)床工作面實(shí)際檢測(cè)信息過(guò)程中存在一些不穩(wěn)定的因素，所以在反饋過(guò)程中可能導(dǎo)致控制精度方面出現(xiàn)一定的問(wèn)題，導(dǎo)致了控制系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)，進(jìn)而影響了數(shù)控機(jī)床的工作穩(wěn)定性。

除了機(jī)床本身的控制系統(tǒng)之外，還有機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)控制系統(tǒng)也可能造成一定的誤差。數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)控制系統(tǒng)在進(jìn)行坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)以及停止的控制時(shí)，可能出現(xiàn)一定的慣性現(xiàn)象，而慣性出現(xiàn)的過(guò)程能夠?qū)е聰?shù)控機(jī)床發(fā)生波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致誤差。

2.2 制造工藝造成的加工誤差

除了數(shù)控機(jī)床本身控制系統(tǒng)的問(wèn)題之外，由于數(shù)控加工制造工藝環(huán)節(jié)而引入的誤差也是比較明顯的原因之一，一般主要是由于兩大方面的影響，分別是不合理的工藝安排以及不合理的刀具運(yùn)行切入點(diǎn)的位置選擇。一般不合理的工藝安排大多數(shù)屬于人為原因，基本上可以借助優(yōu)化前期設(shè)計(jì)的措施進(jìn)行一定的調(diào)整。而刀具切入點(diǎn)的選擇是必須要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。這主要是由于數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中刀具的切入點(diǎn)直接明顯的影響了加工過(guò)程的誤差，例如在銑削加工具有封閉性的零部件時(shí)我們需要選擇輪廓曲線這兩個(gè)幾何元素的交點(diǎn)位置。

在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，刀具切入點(diǎn)不合理是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，往往直接造成零部件加工缺乏足夠的精度問(wèn)題。除了刀具切入點(diǎn)之外，數(shù)控加工過(guò)程中工件定位產(chǎn)生的誤差也是一個(gè)重要原因。由于不同工件在夾具中所占的位置不同，所以能夠造成加工后不同的工序尺度，進(jìn)而影響了數(shù)控機(jī)床加工的質(zhì)量。

3 解決數(shù)控機(jī)床加工誤差的對(duì)策

由于數(shù)控機(jī)床加工中造成誤差的原因可能性較多，了進(jìn)一步的改善數(shù)控機(jī)床的加工精度，必須要緊密的結(jié)合數(shù)控機(jī)床的加工誤差產(chǎn)生的原因，提出一定的改善措施，只有這樣才能夠生產(chǎn)出更高質(zhì)量的機(jī)械加工零部件。

3.1 控制數(shù)控機(jī)床自身控制系統(tǒng)誤差的對(duì)策

首先要注意的就是改善數(shù)控機(jī)床自身的控制系統(tǒng)而引入的誤差。由于不同的控制系統(tǒng)具有不同的控制特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生不同的誤差結(jié)果，因此要有針對(duì)性的進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于開(kāi)環(huán)式數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，我們要注意從元件以及電路方面出發(fā)，一方面我們可以盡可能的選擇性能良好的電機(jī)，要求充分的滿足步距角，而另一方面，我們也要注意使用良好的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，保證一定的查分性能。

而對(duì)于封閉式控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要注意優(yōu)化閉環(huán)系統(tǒng)的誤差首先就要對(duì)反饋系統(tǒng)進(jìn)行一定的優(yōu)化和改善。例如我們可以選擇靈敏度比較高的反饋系統(tǒng)，同時(shí)在安裝反饋系統(tǒng)時(shí)要注意裝配和位置的精度。

除了自身控制系統(tǒng)之外，還可以優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)控制系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，傳動(dòng)元件的剛度具有重要的影響，提高元件的剛度能夠明顯的降低由于機(jī)床加工過(guò)程造成的振動(dòng)，從而緩解零部件加工過(guò)程的波動(dòng)。

同時(shí)，我們也要注意控制傳動(dòng)元件的裝配間隙，當(dāng)然我們還需要關(guān)注氣溫波動(dòng)，由于氣溫波動(dòng)也能夠?qū)е铝悴考庸み^(guò)程出現(xiàn)誤差，所以要盡可能地控制加工過(guò)程的溫度。

3.2 控制數(shù)控機(jī)床加工工藝的對(duì)策

在數(shù)控加工工藝方面，我們主要從工藝安排和刀具運(yùn)行兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行控制數(shù)控加工工藝的精度：一是在實(shí)際的數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，合理安排孔系加工的順序, 根據(jù)規(guī)范制定孔系加工的精確位置；二是在數(shù)控機(jī)床加工嚴(yán)格規(guī)范刀具的出點(diǎn)、入點(diǎn)以及角度三個(gè)重要參數(shù)，遵守加工行業(yè)規(guī)范，降低加工誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，分析數(shù)控機(jī)床的多種誤差類型的原因，優(yōu)化控制數(shù)控機(jī)床的誤差屬于一項(xiàng)具有非常重要的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值的課題。我們需要進(jìn)一步的強(qiáng)化這一方面的研究，認(rèn)真系統(tǒng)的分析數(shù)控機(jī)床加工出現(xiàn)誤差的各種原因。同時(shí)創(chuàng)新性的提出一些相應(yīng)的措施來(lái)補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)械加工過(guò)程產(chǎn)生的誤差，改善零部件的機(jī)械加工質(zhì)量。

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TG659；TH161.5

A

1671-0711（2017）04（下）-0064-02

“工信部”高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備 科技重大專項(xiàng) ”數(shù)控機(jī)床誤差測(cè)量、分析與補(bǔ)償技術(shù)"（2015ZX04005001）課題。