謝仕洪

摘要：數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)，為機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步做出了重要的貢獻(xiàn)。隨著對(duì)數(shù)控加工工藝的不斷深入研究，數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化、智能化水平也在不斷的提高，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，在油田機(jī)械零部件加工中也得到廣泛應(yīng)用。為了提高數(shù)控機(jī)床對(duì)產(chǎn)品的加工質(zhì)量，減小誤差，則需要對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工工藝及其精度進(jìn)行有效的研究。鑒于此，本文主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度的可靠性進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;加工精度;誤差;可靠性

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)已經(jīng)變成人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中不可替代的重要技術(shù)之一。數(shù)控機(jī)床綜合了精密機(jī)械、電子、電力拖動(dòng)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、故障診斷和計(jì)算機(jī)等多方面的能力，是非常典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其具有高精確性、高效性以及高軟性等優(yōu)點(diǎn)。然而，在實(shí)際生活中，零件加工經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因，使得工件的精確度達(dá)不到要求，存在誤差。

1.數(shù)控機(jī)床的精度影響及分析

1.1間隙誤差的影響

目前數(shù)控機(jī)床的加工精度有了飛速的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的加工精度提高到微米級(jí)。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件主要是由減速齒輪、連軸節(jié)以及滾珠絲杠副及支承軸承組成。然而在構(gòu)件當(dāng)中，如果產(chǎn)生了間隙，將會(huì)在整個(gè)數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)節(jié)當(dāng)中產(chǎn)生誤差，因此在組裝的時(shí)候，安裝人員需要采用合理有效的方式對(duì)機(jī)床進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行誤差分解，并將各個(gè)基數(shù)輸入到程序控制中，進(jìn)而能夠做到偏差數(shù)據(jù)最小化和補(bǔ)償適當(dāng)。

1.2精度的反向誤差控制

數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度可以通過(guò)對(duì)機(jī)床軸的定位精度、重復(fù)定位精度以及反向誤差進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)控機(jī)床的定位精度對(duì)機(jī)床的精度有著密不可分的聯(lián)系。反向誤差的檢測(cè)方式是在測(cè)量的坐標(biāo)軸內(nèi)，在靠近行程的中點(diǎn)擊兩端的三個(gè)位置進(jìn)行多次測(cè)定，算出每個(gè)位置的平均值，平均值中的最大值便是反向偏差測(cè)量值，測(cè)量的時(shí)候務(wù)必記得需要先移動(dòng)一段距離。

2.數(shù)控機(jī)床加工操作中的誤差產(chǎn)生原因

2.1開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

開環(huán)控制系統(tǒng)中的輸出誤差主要來(lái)源于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樵诓竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)作當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象，甚至在某些情況下還可能產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這些都可能造成動(dòng)態(tài)誤差;除此以外，誤差還可能來(lái)自于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟停，無(wú)論是啟動(dòng)還是停止，都需要一定的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間段，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)基本上都是滯后于控制脈沖的。

2.2閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)，基本上已經(jīng)將傳動(dòng)鏈的誤差考慮進(jìn)去了，具有一定的精度性，然而，在調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，還是反饋出了許多的問(wèn)題。制造誤差和安裝誤差都可能引起反饋系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，并且機(jī)床零件以及各個(gè)機(jī)構(gòu)之間也時(shí)常會(huì)產(chǎn)生誤差，如此一來(lái)，在檢查裝置的時(shí)候得到的測(cè)量值就出現(xiàn)了誤差，不再精準(zhǔn)。

2.3傳動(dòng)系統(tǒng)誤差

不同類型的數(shù)控機(jī)床，因?yàn)槠湫阅懿煌?，在運(yùn)行時(shí)，在升降速階段升降速率也會(huì)存在差異，可能會(huì)導(dǎo)致在零件切割的時(shí)候，拐角位置出現(xiàn)誤差。針對(duì)這些誤差?？赡苄枰獙?duì)數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)不同的數(shù)控機(jī)床，在拐角位置進(jìn)行一定的減速設(shè)定，通過(guò)拐角之后再加速。

2.4刀具磨損誤差

數(shù)控機(jī)床剛開始運(yùn)行的時(shí)候，刀尖磨損速度可能會(huì)比快，隨著時(shí)間的關(guān)系，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定期，到后期又會(huì)逐漸的加速。并且因?yàn)槭窃诟邷馗邏旱沫h(huán)境下，數(shù)控機(jī)床不停的持續(xù)工作，被加工的材料就會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。

2.5編制程序誤差

編程程序誤差主要是產(chǎn)生于數(shù)控編程軟件，可以當(dāng)作是插補(bǔ)誤差，在所有的誤差因素當(dāng)中是影響最大的一個(gè)。如果使用不精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，可能會(huì)造成整個(gè)工序出現(xiàn)比較大的誤差，甚至?xí)?duì)輪廓軌跡的加工進(jìn)度造成直接的影響?？赡苡行?shù)控機(jī)床的系統(tǒng)能夠根據(jù)輪廓的幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，也有些必須要經(jīng)過(guò)手動(dòng)計(jì)算才能夠完成，在計(jì)算過(guò)程中，必然會(huì)出現(xiàn)誤差。

2.6加工線路誤差

數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工操作的時(shí)候，刀具的進(jìn)給、退刀以及換刀，都可能在工件的表面留下刮痕或者損害，如果使用磨損嚴(yán)重的刀具，可能對(duì)機(jī)床的使用性能和使用壽命造成影響。加工工件的時(shí)候，如果工件的表面或者位置出現(xiàn)誤差，最直接的影響就是對(duì)數(shù)控加工路線產(chǎn)生誤差，進(jìn)而影響工件的加工精準(zhǔn)度，若持續(xù)加工，可能會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生的切削熱造成刀具與工件的位置產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致產(chǎn)生加工誤差。

3.數(shù)控機(jī)床加工精度的優(yōu)化措施

3.1降低數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)誤差

首先需要對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生原始誤差的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而制定相對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施。如果是因?yàn)樵?wèn)題，則需要控制好元件的質(zhì)量，在符合電機(jī)要求的條件下，選用合適的步進(jìn)角度。然后要保證驅(qū)動(dòng)電路必須完好，通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制能力，選擇最佳的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行作業(yè)。對(duì)于大型的設(shè)備，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備需要的精準(zhǔn)度，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)進(jìn)行合理的補(bǔ)償。

3.2提高數(shù)據(jù)機(jī)床的程序編寫能力

數(shù)控機(jī)床的程序編寫對(duì)于批量化生產(chǎn)的效果可能會(huì)造成直接的影響。在加工之前，可以采取手工編程的方法編寫，也可以利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行編程，采用合理的加工編程程序，可以減少許多人為的失誤，而且能夠更科學(xué)的控制精準(zhǔn)度。

3.3提高數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計(jì)而言，其本身就有一定的剛度原則，提高機(jī)床的設(shè)計(jì)合理性，能夠確保機(jī)床形變能力傳遞到每個(gè)部件中，避免局部結(jié)構(gòu)變形。而且數(shù)控機(jī)床本身就有許多的測(cè)量需要校對(duì)，如果采用普通的管理方式對(duì)待數(shù)控機(jī)床，是極其不合理的。在管理上需要對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行合理的布局，盡量減少周邊環(huán)境的影響。在加工的進(jìn)度上，需深入的了解加工要求，綜合考慮各種因素。

3.4提升機(jī)床導(dǎo)軌的幾何精度

使用機(jī)床加工工件時(shí)，需要對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌進(jìn)行幾何精度的計(jì)算和校對(duì)。如果是一體式全功能的數(shù)控機(jī)床，通常是斜床式的床身，進(jìn)而能減少機(jī)床的重量，提高機(jī)床的導(dǎo)軌精度，還能夠在一定的程度上提升負(fù)載能力，進(jìn)而能夠保證機(jī)床可以在高負(fù)載下進(jìn)行高精度的加工。

3.5事先預(yù)防誤差

加工之前，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，消除誤差元素，減少在生產(chǎn)過(guò)程的誤差概率。誤差預(yù)防可以通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)的改善、優(yōu)化零部件的裝配精準(zhǔn)度以及提升數(shù)控機(jī)床的整體剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。加工的時(shí)候，需要注意加工環(huán)境，減少干擾因素的影響，并且要仔細(xì)的分析機(jī)床設(shè)備產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而提高機(jī)械加工的進(jìn)度。

3.6機(jī)床精度監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償

雙頻激光干涉儀是檢測(cè)數(shù)控機(jī)床的重要設(shè)備之一，能夠檢測(cè)機(jī)床的反向偏差以及定位精度等。首先需將測(cè)量系統(tǒng)安裝在測(cè)量的坐標(biāo)軸上，將激光頭安裝在軸線方向地面上的三腳架上，并且將機(jī)床的工作臺(tái)上放置好測(cè)量反射鏡，激光器和反射鏡之間的光路上放置好干涉鏡，調(diào)整好激光頭，將光路調(diào)直在一條線上，在激光預(yù)熱之后輸入測(cè)量的參數(shù)，依據(jù)機(jī)床后邊的測(cè)量環(huán)境，制定相應(yīng)的測(cè)量程序，判斷定位精度以及方向間隙是否超過(guò)了誤差范圍，補(bǔ)償之后再次測(cè)試精度，直到各個(gè)數(shù)據(jù)符合機(jī)床工作的要求。

4.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

在整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中，有許多因素會(huì)影響數(shù)控機(jī)床加工精度，應(yīng)該將各種干擾因素綜合考慮，通過(guò)歸納、總結(jié)日常工作中影響加工精度的問(wèn)題，針對(duì)性地提出了解決對(duì)策，能夠有效提升工件加工精度。與此同時(shí)，還需要加大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等的應(yīng)用，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展，在進(jìn)一步提高加工效率與精度的同時(shí)，減少其他因素等的影響，為石油機(jī)械加工行業(yè)邁出國(guó)門走向世界提供強(qiáng)有力的支持.

參考文獻(xiàn)：

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