張芬芬

（江蘇省高淳中等專業(yè)學(xué)校 江蘇 南京 211300）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工制造業(yè)對(duì)于零件的加工精度要求越來(lái)越高，普通的機(jī)床已不能滿足加工要求，數(shù)控機(jī)床成為主流加工設(shè)備，運(yùn)用得越來(lái)越廣泛。

數(shù)控機(jī)床方便地解決了較復(fù)雜、高精密、大批量、多品種零件的加工問(wèn)題，是一種高柔性的、高效能的自動(dòng)化加工機(jī)床，代表現(xiàn)代化加工制造的先進(jìn)發(fā)展方向。數(shù)控加工過(guò)程中會(huì)因?yàn)楦鞣N因素而導(dǎo)致加工零件的報(bào)廢，增加生產(chǎn)成本。因此，對(duì)數(shù)控加工過(guò)程中零件精度的控制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 內(nèi)部因素

2.1 機(jī)床自身的精度

包括機(jī)床材料的強(qiáng)度、滾珠絲杠和螺母配合精度、伺服電機(jī)自身精度、檢測(cè)系統(tǒng)的精度及機(jī)床安裝時(shí)的水平等。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床，精度主要分為兩種，即靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)精度。其中靜態(tài)精度是指在數(shù)控機(jī)床不切削加工的狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，其指標(biāo)是機(jī)床自身的幾何精度和定位精度，這樣的精度只能體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的原始精度；動(dòng)態(tài)精度實(shí)際上就是機(jī)床在切削加工過(guò)程中所測(cè)量得到的精度，該精度測(cè)量值包括了機(jī)床的初始精度值和在數(shù)控加工過(guò)程中生產(chǎn)場(chǎng)所及加工工藝影響后的精度值，包括了數(shù)控加工過(guò)程中刀具的選用、工件的裝夾、加工振動(dòng)等帶來(lái)的影響。在數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中不能對(duì)于數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度有效地控制，只能保證數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中的靜態(tài)精度，原始機(jī)床制造的精度、數(shù)控零件加工的精度受很多方面的因素影響。

2.2 零件的裝夾方式，也會(huì)影響工件加工精度

夾：即采用卡盤卡爪的裝夾和平口鉗的裝夾，這種裝夾方式最為常見。當(dāng)夾持位置在工件不易變形處，對(duì)加工零件精度影響不是太大；但如果夾持的位置在薄壁、容易變形處，對(duì)零件加工精度影響非常大。對(duì)于加工零件精度較高的，如果有熱處理加工工序，并不能完全消除，只能減少對(duì)加工精度的影響。

壓：即使用壓板或螺釘壓緊的辦法裝夾工件，這類夾持方式也比較常見，主要是用來(lái)加工定位基準(zhǔn)面較大的平面。這類裝夾方式的加工，要求零件的定位、壓緊處剛性比較好，不能引起加工零件的變形；這種裝夾形式需要對(duì)定位基準(zhǔn)面、壓緊位置的選擇、零件結(jié)構(gòu)鋼性等有一定的要求。

擠：即采用壓板側(cè)面逼近的方式進(jìn)行裝夾零件，這種裝夾方式主要是用來(lái)加工剛性不足的板料。用墊塊四周與工件相接觸但不承受水平力的狀態(tài)下，壓緊墊塊。這時(shí)工件不受垂直方向的外力作用，此時(shí)工件處于相對(duì)自由的狀態(tài)。在這種形式下可以反復(fù)輕鏜銑兩個(gè)大面，使得加工應(yīng)力得到充分的釋放，因此加工后零件的變形量就比較小，工件能夠得到較高的平面精度。

吸：即使用磁力吸盤或真空吸盤吸住工件進(jìn)行裝夾工件，這種裝夾方式主要用在平面磨床上。但是這類夾持方式有一定的局限性，一是要求加工材料須呈現(xiàn)磁性，能夠被磁鐵吸?。欢且蠹庸ち慵傂暂^好，能夠保證較好的平面幾何精度。

粘：即使用蠟或者膠粘住工件進(jìn)行裝夾工件，這種裝夾方式主要是用來(lái)加工薄壁類零件。對(duì)于薄壁類的零件，通常都是采用平口鉗夾持的方法來(lái)固定，但由于薄壁類零件在加工過(guò)程中很容易出現(xiàn)因夾持力過(guò)大或者因?yàn)榧庸み^(guò)程中產(chǎn)生的溫度過(guò)高，都會(huì)使薄壁零件出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，都會(huì)使加工的零件精度受到影響。所以，為了保證加工薄壁零件的質(zhì)量，我們可以采取粘貼的方法進(jìn)行裝夾，使薄壁零件完全地 粘貼在工作臺(tái)上，消除工件加工過(guò)程中的切削力，使得工件在加工時(shí)不會(huì)在垂直方向發(fā)生位移，就可以避免這類問(wèn)題的出現(xiàn)，從而提高零件的加工精度[2]。

2.3 加工路線對(duì)零件精度的影響

加工路線主要指數(shù)控機(jī)床在零件加工過(guò)程中，刀具中心相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的軌跡和方向，即刀位點(diǎn)在加工中的運(yùn)動(dòng)軌跡方向。因而加工路線的確定對(duì)數(shù)控機(jī)床的零件加工精度控制也非常重要。同時(shí)，加工路線的完整程度也同樣決定著零件加工的質(zhì)量及精度的控制[3]。

2.4 操作工人的技能水平

雖然說(shuō)數(shù)控加工對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求低，但對(duì)于基本的裝夾原理和測(cè)量方法還是要精通的，這兩個(gè)方面直接關(guān)系到加工零件的質(zhì)量，只有熟練掌握這兩方面的知識(shí)，才能保證裝夾的準(zhǔn)確和測(cè)量的正確。

3 外部因素

3.1 機(jī)床所處的加工環(huán)境

溫度除了影響機(jī)床自身的精度之外，也會(huì)影響機(jī)床在車間環(huán)境下的運(yùn)行，主要包括車間溫度的浮動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱及接卸摩擦、介質(zhì)影響等問(wèn)題，這些都會(huì)使機(jī)床的形態(tài)和精度受到一定程度的影響，溫度變化時(shí)容易喪失機(jī)床的調(diào)整精度，對(duì)機(jī)床自身的精度和加工零件的尺寸精度有一定的影響。此外，軸承的間隙也會(huì)隨著溫度升高而發(fā)生變化，從而影響加工零件的精度。同時(shí)，隨著溫度繼續(xù)升高而造成溫度分布不均勻的情況，使零件與零件各部分之間的相互位置關(guān)系發(fā)生變化，進(jìn)而造成零部件的扭曲或移位。

3.2 振動(dòng)對(duì)零件加工精度的影響

a）減少刀具的使用時(shí)間，因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)產(chǎn)生切削磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致刀具邊緣出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，從而降低了刀具的使用壽命。

b）在零件加工中，振動(dòng)會(huì)降低零件加工的精度，導(dǎo)致加工零件表面出現(xiàn)震紋、降低工件表面的粗糙度值。同時(shí)還有可能影響工件與刀具之間的相對(duì)位移，進(jìn)而直接影響數(shù)控機(jī)床的正常加工。

c）工作環(huán)境也會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而產(chǎn)生極大的影響，使機(jī)床操作者身心健康受到極大的影響，進(jìn)而產(chǎn)生工作效率降低的現(xiàn)象。

d）振動(dòng)會(huì)使機(jī)床位移部件發(fā)生松動(dòng)，加快機(jī)床零部件的磨損，使得機(jī)床的原始精度降低，從而導(dǎo)致機(jī)床加工的零件精度得不到保障，也會(huì)使機(jī)床的使用壽命降低。

e）零件加工中的振動(dòng)會(huì)降低切削速度，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率的低下，同時(shí)，振動(dòng)也加快刀具的磨損，使得刀具的使用壽命大打折扣，降低零件的加工精度。

4 解決措施

（1）選用機(jī)床時(shí)，由于機(jī)床自身的精度也有區(qū)別，因此要根據(jù)機(jī)床的型號(hào)和精度來(lái)選擇所需機(jī)床。

1）機(jī)床的重要零部件，要選擇耐磨性較好的。

2）對(duì)于機(jī)床的反向偏差需要定期進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償，從而避免因反向偏差而產(chǎn)生的誤差。

3）反向間隙誤差的補(bǔ)償是數(shù)控機(jī)床中反向間隙誤差影響產(chǎn)生的，因此在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)之初就需要對(duì)反向間隙誤引起足夠的重視，同時(shí)采取有效的方法進(jìn)行避免。但是不可能做到百分之百無(wú)間隙，因此我們通過(guò)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)對(duì)反向運(yùn)動(dòng)直接進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q此問(wèn)題，從而減少由于方向間隙帶來(lái)的誤差，提高機(jī)床的加工零件的精度。

（2）對(duì)于裝夾方法，零件加工時(shí)可根據(jù)形狀和加工精度要求進(jìn)行合理選擇。對(duì)于零件加工精度高的，必須從粗加工開始就要注意裝夾方式的選擇，否則由于裝夾應(yīng)力產(chǎn)生的影響會(huì)一直伴隨整個(gè)零件的加工過(guò)程，最終影響零件加工精度，無(wú)論怎么處理都沒(méi)有辦法解決。

（3）嚴(yán)格遵守工藝路線制定的原則[4]

1）工序最大限度集中、一次定位的原則

2）先粗后精的原則

3）先近后遠(yuǎn)、先面后孔的原則

4）先內(nèi)后外，內(nèi)外交叉原則

5）刀具最少調(diào)用次數(shù)原則

6）附件最少調(diào)用次數(shù)原則

7）走刀路線最短原則

8）程序段最少原則

9）數(shù)控加工工序和普通工序的銜接原則

10）特殊情況特殊處理的原則

（4）對(duì)操作者進(jìn)行培訓(xùn)，提高他們裝夾和測(cè)量的能力。

（5）對(duì)于加工環(huán)境熱源控制的方法 主要從兩方面入手：1）對(duì)于由于機(jī)床工作而產(chǎn)生的熱源，主要采取隔熱的方式，使產(chǎn)生熱源的零部件之間隔開，降低熱源的集中，從而減低溫度對(duì)零件加工精度的影響。2）對(duì)于車間內(nèi)的溫度，主要采取降溫的方式，通過(guò)開空調(diào)、通風(fēng)、排風(fēng)的方式散熱，降低溫度對(duì)加工零件精度的影響。無(wú)論采取哪種方法，都不能完全去除溫度對(duì)加工零件精度的影響，只能是盡量減少熱變形的影響。

（6）對(duì)于震動(dòng)的解決主要從兩方面：1）對(duì)于機(jī)床的安裝，尤其是高精密的機(jī)床，一定要挖減震溝，同時(shí)固定好機(jī)床與地面的位置。2）對(duì)于機(jī)床加工時(shí)的震動(dòng)，可以減小背吃刀量，同時(shí)降低進(jìn)給速度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于零件加工精度影響因素有很多方面，對(duì)于這些影響精度的因素需要綜合分析，從多方面加以解決，從而降低加工誤差，有效地提高零件的加工精度。