蔣華平

【摘 要】在機(jī)械零部件加工過(guò)程中，數(shù)控車床對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量與加工精度具有至關(guān)重要的影響。換句話說(shuō)，數(shù)控車床也就是零部件加工是否能夠符合相關(guān)加工要求的關(guān)鍵。本文主要分析了數(shù)控車床的特點(diǎn)，以及影響車床加工精度的主要因素，最后對(duì)數(shù)控車床加工精度的改進(jìn)提出了一些方法，從而為相關(guān)的加工工作提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床；加工精度；影響因素

在機(jī)械加工中，數(shù)控車床的應(yīng)用十分普及，并憑借其較高的精度和控制水平，以及較高的生產(chǎn)效率受到生產(chǎn)企業(yè)的青睞。作為現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的集成，數(shù)控車床自從誕生的時(shí)候開(kāi)始就成為企業(yè)的寵兒。在數(shù)控車床中，最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)就是多工位刀塔技術(shù)結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力刀塔技術(shù)結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)結(jié)構(gòu)更好地保障了數(shù)控車床優(yōu)秀的機(jī)加工性能，使數(shù)控車床能夠加工出許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件。此外，數(shù)控車床還可以進(jìn)行插補(bǔ)等技術(shù)活動(dòng)，為復(fù)雜工件較高的加工質(zhì)量提供了有力的保障，不僅提高了整個(gè)制造業(yè)的技術(shù)水平與科技含量，而且提高了制造業(yè)所能獲得的經(jīng)濟(jì)效益。然而對(duì)于數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，還有很多因素能夠影響到其加工的精度。下面，筆者將對(duì)這些因素進(jìn)行分析，并提出一些改進(jìn)措施。

1 數(shù)控車床的加工特點(diǎn)

與傳統(tǒng)意義上的普通車床加工相比，數(shù)控車床加工的特點(diǎn)更加鮮明：首先，從加工的技術(shù)上看，數(shù)控車床所加工的工件具有更高的精度和更優(yōu)秀的加工質(zhì)量。其次，從技術(shù)水平上看，多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)制的引入，使數(shù)控車床可以加工出更加復(fù)雜的工件，使工件加工的技術(shù)水平獲得更大提升。第三，從生產(chǎn)效率上看，每一企業(yè)往往擁有幾種不同的加工設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)流程的復(fù)雜化。在這樣的情況下，操作數(shù)控車床時(shí)，只需改變其中的數(shù)控技術(shù)程序即可，而無(wú)需大規(guī)模改動(dòng)甚至重新安裝整個(gè)生產(chǎn)線，這樣不僅使加工的效率獲得較大幅度的提升，而且也使數(shù)控車床獲得了更廣泛的應(yīng)用范圍。第四，從整體層面來(lái)看，數(shù)控車床在同樣的時(shí)間內(nèi)能夠加工出更多的產(chǎn)品，具有更高的生產(chǎn)效率。從相關(guān)的數(shù)據(jù)中可以看出，數(shù)控車床的加工效率是普通車床的3到5倍，這一點(diǎn)是普通車床所無(wú)法比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。第五，從車床運(yùn)行過(guò)程上看，數(shù)控車床具有更高的自動(dòng)化水平，不僅不再需要過(guò)多的勞動(dòng)力，而且使現(xiàn)有的工作人員減輕了很大的工作負(fù)擔(dān)。最后，從加工技術(shù)上看，數(shù)控車床所應(yīng)用的加工技術(shù)精密性更高。正是由于這些特點(diǎn)，導(dǎo)致數(shù)控車床需要工作人員具有更豐富的專業(yè)知識(shí)和更高的操作水平。

2 影響數(shù)控車床加工精度的主要因素

（1）伺服系統(tǒng)的誤差

在數(shù)控車床中，伺服系統(tǒng)就是其中樞，可以說(shuō)，伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床中的重要結(jié)構(gòu)。伺服系統(tǒng)主要通過(guò)驅(qū)動(dòng)車床的部件，使車床對(duì)零件進(jìn)行加工。此外，伺服系統(tǒng)想要實(shí)現(xiàn)其功能，還必須依靠電動(dòng)機(jī)來(lái)對(duì)絲杠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在這一過(guò)程中，絲杠的傳動(dòng)精度會(huì)對(duì)伺服系統(tǒng)的控制精度產(chǎn)生直接的影響。在通常情況下，數(shù)控車床所用到的是閉環(huán)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)。在進(jìn)行加工的過(guò)程中，伺服系統(tǒng)首先要對(duì)將信號(hào)傳遞給絲杠，之后，絲杠會(huì)產(chǎn)生反方向運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，在這個(gè)時(shí)候，絲杠就會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致車床產(chǎn)生反向的間隙誤差，從而導(dǎo)致工件的加工精度降低，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）刀具參數(shù)的誤差

在使用數(shù)控車床進(jìn)行加工的過(guò)程中，產(chǎn)品的切削主要是通過(guò)刀具來(lái)完成，進(jìn)而一步一步加工出符合需要的成品。而刀具的控制，主要依靠加工之前就已經(jīng)編寫(xiě)好的程序。在進(jìn)行加工的過(guò)程中，刀具往往會(huì)產(chǎn)生一定程度的偏差。由于數(shù)控車床的加工精度較高，因而一開(kāi)始這一偏差并不會(huì)明顯影響產(chǎn)品的精度與質(zhì)量。但如果不加以有效控制，就會(huì)導(dǎo)致偏差越來(lái)越大，并最終達(dá)到甚至超過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量所能允許的最大值。有鑒于此，操作者就必須重視數(shù)控車床中的刀具參數(shù)設(shè)定。在編寫(xiě)相關(guān)程序時(shí)，必須充分結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)和對(duì)質(zhì)量與精度的要求，認(rèn)真計(jì)算與分析刀具的軸線偏差，并加以合理的修正。

（3）操作者對(duì)精度的影響

在加工過(guò)程中，操作者的業(yè)務(wù)素質(zhì)與經(jīng)驗(yàn)也會(huì)對(duì)產(chǎn)品的精度與質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。一方面，操作者由于業(yè)務(wù)水平達(dá)不到要求，或者對(duì)于所使用的車床不夠熟悉，因而在操作過(guò)程中往往無(wú)法有效應(yīng)付加工過(guò)程中產(chǎn)生的各種誤差。另一方面，在加工過(guò)程中，車床往往會(huì)產(chǎn)生一些故障或突發(fā)情況。在這樣的情況下，缺乏經(jīng)驗(yàn)的操作者往往無(wú)所適從，或者做出不恰當(dāng)?shù)奶幹煤驼{(diào)整，這也會(huì)導(dǎo)致加工過(guò)程中誤差變大，產(chǎn)生一些不必要的次品。這些問(wèn)題都對(duì)操作者的業(yè)務(wù)素質(zhì)與工作經(jīng)驗(yàn)提出了較高的要求。然而，在我國(guó)，目前優(yōu)秀的數(shù)控車床操作者正處于緊缺狀態(tài)，這對(duì)于我國(guó)制造業(yè)水平的提高是十分不利的。

3 提高數(shù)控車床加工精度的方法

（1）抑制伺服系統(tǒng)誤差

通過(guò)分析可知，伺服系統(tǒng)能夠?qū)?shù)控車床的加工活動(dòng)產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，而且會(huì)對(duì)加工出的工件的加工精度產(chǎn)生直接的影響。有鑒于此，操作者對(duì)伺服系統(tǒng)在加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差就不能不給以足夠的重視。為使伺服系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的誤差得到有效的控制，不僅需要對(duì)車床的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化，而且需要采用具有更加優(yōu)秀動(dòng)態(tài)性能的驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)伺服系統(tǒng)的抗壓水平與抗載能力進(jìn)行提升。在確定數(shù)控車床中的伺服系統(tǒng)已經(jīng)得到優(yōu)化之后，還必須對(duì)系統(tǒng)參數(shù)做進(jìn)一步的優(yōu)化，選擇更高的位置開(kāi)環(huán)增益，從而在車床運(yùn)行的過(guò)程中保障其加工精度。

（2）合理修正刀具參數(shù)偏差

在進(jìn)行刀具參數(shù)設(shè)定的過(guò)程中，操作者必須注意到各種可能導(dǎo)致偏差的原因，并在編寫(xiě)參數(shù)程序時(shí)加以參考和修正。在這里可以舉一簡(jiǎn)單事例，如某一工件在加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)每隔一批加工的工件都比上一批大1微米左右，那就必須重新設(shè)定刀具的參數(shù)，且在進(jìn)行參數(shù)設(shè)定的過(guò)程中，要參考出現(xiàn)的這一偏差數(shù)據(jù)，設(shè)定刀具每隔固定的時(shí)間就收緊1微米左右，從而與正常產(chǎn)生的誤差相互抵消，達(dá)到最大限度降低誤差的目的。

（3）有效運(yùn)用消除誤差的方法

在實(shí)際工作中，消除誤差的方法主要有誤差補(bǔ)償法與誤差防止法兩種。所謂的誤差補(bǔ)償法，就是合理運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)中的補(bǔ)償功能，對(duì)于已經(jīng)存在的坐標(biāo)軸進(jìn)行合理的補(bǔ)償。一些企業(yè)現(xiàn)有的車床并不具備較高的精度，這種情況就可以運(yùn)行這一方法，從而使工件的加工精度得到較大提升。要真正實(shí)施誤差補(bǔ)償法，車床的硬件與軟件都可以做文章。例如，一些數(shù)控車床應(yīng)用的是半閉環(huán)式的伺服系統(tǒng)，這種類型的車床在進(jìn)行加工的過(guò)程中會(huì)因?yàn)榉捶较虻钠顚?dǎo)致定位精度下降，所以在進(jìn)行誤差的消除工作時(shí)，可以用反方向的偏差對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。所謂的誤差防止法，就是指數(shù)控車床在進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，通過(guò)提高車床所用機(jī)械零件的加工精度，來(lái)防止出現(xiàn)誤差。這種方法主要適用于數(shù)控車床設(shè)計(jì)與制造企業(yè)，其最主要的特點(diǎn)就是可以有效控制加工精度的整體誤差。而對(duì)于應(yīng)用數(shù)控車床進(jìn)行加工工作的企業(yè)來(lái)說(shuō)，這種方法成本過(guò)高，并不適用。與此同時(shí)，由于制造車床的零部件本身就會(huì)存在一定的誤差，因而車床本身的加工精度就比較難以提高。

4 總結(jié)

總而言之，在進(jìn)行工件加工的過(guò)程中，數(shù)控車床由于具有較高加工精度與加工效率，因而對(duì)加工活動(dòng)和整個(gè)制造業(yè)水平的提升都具有重要的作用。而在加工過(guò)程中，總會(huì)產(chǎn)生由于各種原因?qū)е碌募庸ふ`差，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。本文詳細(xì)分析了影響數(shù)控車床加工精度的一些因素，并針對(duì)這些因素找出了一些改進(jìn)的方法，希望可以對(duì)制造業(yè)的發(fā)展作出一些貢獻(xiàn)。

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