黃健強

數(shù)控機床在現(xiàn)代機械制造業(yè)中有極其廣泛地應(yīng)用，并且數(shù)控加工也朝著高效率、智能化、精確化的角度發(fā)展。對于數(shù)控加工而言，加工精度是最為關(guān)鍵的指標(biāo)，也是衡量數(shù)控加工水平的重要因素，在實踐生產(chǎn)中數(shù)控加工精度會直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量，特別是在高精密制造領(lǐng)域中，對數(shù)控加工的精度要求更是極高，所以提高數(shù)控加工精度具有十分重要的意義。為了全面促進數(shù)控加工精度提升，就需要充分把握影響數(shù)控加工精度的因素，在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)的調(diào)整策略，優(yōu)化數(shù)控加工技術(shù)，最大限度減少數(shù)控加工誤差。

1 數(shù)控加工的概述

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)較之過去有了翻天覆地的變化。在過去機械制造業(yè)主要是依靠人工生產(chǎn)，在此過程中面臨的最大問題就是產(chǎn)品加工精度比較低。而現(xiàn)代機械制造大多是通過數(shù)控機床實現(xiàn)數(shù)控加工，其具有加工效率高、加工強度大、加工速度快等諸多特點，可以在很大程度上促進機械制造產(chǎn)量、質(zhì)量的提升。數(shù)控機床是開展數(shù)控加工的主要載體，根據(jù)其控制系統(tǒng)原理，可以將數(shù)控機床分成普通數(shù)控機床、點位數(shù)控機床、其他類型數(shù)控機床等幾種情況，隨著現(xiàn)代機械制造需求的不斷提升，數(shù)控機床加工技術(shù)也在不斷的更新。與傳統(tǒng)的機械加工機床相比較，數(shù)控機床最大的特征在于人工操作影響度相對比較低，整個加工工藝都是通過提前編程進行控制的，同時數(shù)控機床的加工效率快、加工穩(wěn)定、精度也比較高，相對應(yīng)的對加工人員本身的技術(shù)水平、職業(yè)能力也有較高的要求。

2 數(shù)控加工的基本原理及特點

2.1 數(shù)控加工的基本原理

數(shù)控加工主要是根據(jù)事先編制的工作程序，利用數(shù)控機床對被加工零件實現(xiàn)自動化加工的過程。在數(shù)控加工中，編制程序涉及到工藝參數(shù)、刀具運行軌跡、角度變化量、零件加工路線、位移數(shù)值、切削參數(shù)、其他輔助功能等。在編程過程中，會根據(jù)數(shù)控機床設(shè)定的指令代碼、程序格式實現(xiàn)加工程序編制，同時加工程序中的內(nèi)容會存儲在相應(yīng)的控制系統(tǒng)中，通過控制系統(tǒng)輸入數(shù)控機床數(shù)控裝置，實現(xiàn)對零件的自動化加工。為了滿足圓弧、直線圓柱、蝸桿、各種螺紋等復(fù)雜零件的加工需求，在數(shù)控機床上還會配備動力刀塔、多工位刀塔。

數(shù)控加工的最大優(yōu)勢在于在整個加工過程中，不需要人為地對機械運行情況進行干涉，也不需要控制空間距離，數(shù)控機床能根據(jù)既定變成實現(xiàn)智能化、自動化加工。數(shù)控加工精度主要是通過數(shù)控機床對零件進行加工后，產(chǎn)品的實際尺寸參數(shù)與圖紙參數(shù)要求之間的契合程度。加工精度涉及到了形狀精度、尺寸精度、相互關(guān)系、位置精度等四個方面，在加工過程中，加工零件本身的幾何參數(shù)和理想幾何參數(shù)之間產(chǎn)生的偏離數(shù)值被稱作是數(shù)控加工誤差。

2.2 數(shù)控加工的特點

數(shù)控加工最大的特點在于以下幾個方面：

（1）加工質(zhì)量高、精度高。數(shù)控加工主要是利用數(shù)控機床，在預(yù)先編制的程序下，按照既定流程實現(xiàn)加工順序、加工參數(shù)控制，整個過程都是機械化控制，人為干預(yù)比較少，能降低人工操作對加工質(zhì)量、加工精度的影響，減少了人為因素引起的加工誤差，促進了加工精度的提升，同時也保證了加工質(zhì)量。同時在機械加工中，加工誤差的表現(xiàn)具有明顯的規(guī)律性，工作人員可以根據(jù)產(chǎn)品加工情況，及時找到加工誤差原因，并采取有效的方式來調(diào)控，減少產(chǎn)品瑕疵出現(xiàn)，降低了加工過程中的原材料、能源損失。數(shù)控加工保證了零件的加工水平，減少了對生產(chǎn)過程對自然資源及能量的損害，有助于機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（2）多坐標(biāo)聯(lián)動，實現(xiàn)復(fù)雜零件加工。在數(shù)控加工過程中，一般會采取多坐標(biāo)聯(lián)動加工方式，這對于復(fù)雜零件的加工是很有利的。開展零件加工時，通過數(shù)控加工技術(shù)，按照預(yù)定程序?qū)崿F(xiàn)徑向、垂直、緯向、傾斜、弧度等多角度加工，有助于復(fù)雜零件加工效率的提升，促進了機械加工技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。

（3）加工效率快，加工時間短。數(shù)控加工主要是通過數(shù)控機床實現(xiàn)機械化、自動化、智能化加工，改變了過去人工加工存在的時間長、操作主觀性強的情況，縮短了產(chǎn)品加工實踐，促進了產(chǎn)品加工產(chǎn)量的提升。在數(shù)控加工中，即便是面對不同的生產(chǎn)零件，只需要提前改好加工程序即可，能有效縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，促進了生產(chǎn)工作效率的提高，降低了生產(chǎn)勞動成本。此外，數(shù)控加工具有很強的自動化水平，能降低工作人員的工作量，有助于工作人員保持良好工作狀態(tài)。

（4）對工作人員綜合素質(zhì)要求比較高。數(shù)控加工本身具有很大的科技含量，對操作人員的綜合素質(zhì)有極高要求，工作人員必須具有良好的專業(yè)水平，能滿足數(shù)控機床編程、操作等基本要求。同時在數(shù)控加工過程，如果數(shù)控機床出現(xiàn)了故障，工作人員還應(yīng)該具備一定的維修專業(yè)知識，可以簡單地處理一些數(shù)控機床故障。

3 影響數(shù)控加工精度的因素

數(shù)控加工精度會直接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)加工質(zhì)量，所以在實踐中必須做好數(shù)控加工精度控制工作。在數(shù)控加工過程中，影響加工精度的因素有很多，這些因素既有人為上的主觀因素，如數(shù)控機床編程設(shè)定錯誤，也有客觀上的因素，如數(shù)控機床本身質(zhì)量不合格、刀具磨損嚴(yán)重等。具體來說，影響數(shù)控加工精度的因素主要包括。

3.1 數(shù)據(jù)處理問題

開展數(shù)控加工時，需要嚴(yán)格的按照編定程序來設(shè)計數(shù)控機床，這就需要確保編程數(shù)據(jù)本身的準(zhǔn)確性。如果在設(shè)定數(shù)控機床編程數(shù)據(jù)時出現(xiàn)誤差，那么加工出來的產(chǎn)品必然會出現(xiàn)精度不良、產(chǎn)品質(zhì)量比較差的情況。就目前而言，我國數(shù)控機床在設(shè)計、生產(chǎn)質(zhì)量上與國外發(fā)達(dá)國家相比較，還相對比較落后，所以在實踐中如何提高數(shù)控機床本身的質(zhì)量是一個十分關(guān)鍵的話題。

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，我國在數(shù)控機床應(yīng)用上已經(jīng)有了比較豐富的經(jīng)驗，關(guān)于數(shù)控機床的維護也獲得了不錯的成效，數(shù)控機床在應(yīng)用中的相關(guān)規(guī)范也得到了良好推廣，在一定程度上促進了數(shù)控機床質(zhì)量提升。但是數(shù)控機床本身在長期時間生產(chǎn)、運作過程中，會出現(xiàn)一些故障，從而導(dǎo)致產(chǎn)品加工精度降低，影響到產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 刀具參數(shù)問題

在數(shù)控加工過程中，車刀工件是很重要的設(shè)備之一，其本身的穩(wěn)定性將會對整個數(shù)控加工質(zhì)量帶來影響。在實踐中，開展車刀切削工作時，經(jīng)常會由于刀尖應(yīng)用不穩(wěn)定、主偏角等因素，出現(xiàn)車削外圓加工誤差的情況，如果工作人員沒有及時留意到誤差，隨著加工的深入，刀尖偏角會不斷下移，造成誤差越來越大，甚至?xí)霈F(xiàn)刀尖半徑不符合加工標(biāo)準(zhǔn)的情況。同時車刀刀尖及工件中心高度也會發(fā)生改變，進而影響到整個加工流程的穩(wěn)定進行，削弱了產(chǎn)品加工質(zhì)量。利用數(shù)控加工技術(shù)開展機械產(chǎn)品加工時，切削、銑磨等都需要借助刀具來完成，如果刀具存在問題，那么產(chǎn)品加工精度也會隨之受到影響。所以在實際生產(chǎn)中，必須結(jié)合產(chǎn)品本身的特性，對刀具軸線出現(xiàn)的偏差開展細(xì)致分析，及時修正刀具偏差，確保數(shù)控機床的穩(wěn)定運作。

3.3 加工誤差問題

在數(shù)控機床中，機床加工系統(tǒng)主要有子部件、多個子系統(tǒng)組成而成，是零件加工的直接實施部位，各個部件的運行情況都會對整個加工系統(tǒng)帶來影響。在進行數(shù)控加工時，系統(tǒng)各個部件由于安裝、運轉(zhuǎn)等因素會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，這就會降低產(chǎn)品加工質(zhì)量。一般情況下，數(shù)控機床的零件都對表面、弧度、形狀等誤差有一定要求，在加工中受各部件摩擦力、回轉(zhuǎn)軸、傳動件等因素影響，會出現(xiàn)零件生產(chǎn)外觀、尺寸、相對關(guān)系等方面的精度誤差，從而降低了加工精度。如在數(shù)控機床加工期間加工軸的擺動角度有所偏差，這就會引起零件的外形出現(xiàn)變形，精確度有所降低，甚至?xí)斐杉庸ち慵繄髲U的情況，不僅造成了原材料、能源的大量浪費，還會影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益，嚴(yán)重地影響到企業(yè)健康發(fā)展。此外，數(shù)控機床在長時間使用過程中，還會在外力因素影響下，出現(xiàn)機床的加工系統(tǒng)變松、彈性改變、位移等情況，從而降低了數(shù)控機床的生產(chǎn)精度、生產(chǎn)效率。甚至在外力因素影響下，數(shù)控機床不僅會出現(xiàn)加工精度降低的現(xiàn)象，還有可能出現(xiàn)機床損壞的現(xiàn)象。

3.4 伺服系統(tǒng)驅(qū)動要素

伺服系統(tǒng)驅(qū)動也會對數(shù)控加工精確度帶來影響。在數(shù)控加工中，伺服系統(tǒng)會通過驅(qū)動車床的各個裝置，實現(xiàn)對原材料的加工，其操作過程是通過數(shù)控車床定位滾珠絲杠驅(qū)動、控制伺服電機，促使數(shù)控機床有效運作。當(dāng)滾珠絲杠出現(xiàn)傳動誤差的情況后，就會引起加工精度不足的情況。同時數(shù)控車床傳動設(shè)備還會在外力因素贏下，產(chǎn)生變形、彎曲的情況，進而對整個數(shù)控車床的加工精確度帶來影響。

4 提升數(shù)控加工精度的策略

4.1 優(yōu)化數(shù)據(jù)處理

利用數(shù)控機床開展產(chǎn)品加工時，必須結(jié)合產(chǎn)品加工要求，設(shè)計合理的數(shù)據(jù)處理程序，確保編程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以此保證產(chǎn)品加工規(guī)范性。在實踐加工過程中，工作人員必須在正式進行加工之前，對數(shù)控機床的相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)定進行認(rèn)真檢查，分析編程內(nèi)容、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是否符合規(guī)范。在加工過程中，需要充分把握不同數(shù)據(jù)間的誤差，制定相應(yīng)的預(yù)設(shè)方案，定期對數(shù)控機床運作情況進行巡視，發(fā)現(xiàn)問題后及時輸出正確補償數(shù)據(jù)，減少誤差積累，促進產(chǎn)品加工精確度的提升。

相較于傳統(tǒng)機械加工，數(shù)控機床本身在零件加工誤差、精確度控制上具有一定優(yōu)勢，但是數(shù)控加工用到的數(shù)控機床自身復(fù)雜程度、技術(shù)難度也相對比較高。所以在實踐中為了減少數(shù)控加工誤差，提升數(shù)控加工精確度還需要全面提高數(shù)控機床本身的精確度，保障數(shù)控機床的生產(chǎn)質(zhì)量。在平常運作中，需要注重對數(shù)控機床關(guān)鍵部件、關(guān)鍵位置進行維護檢修，減少其故障發(fā)生率。

數(shù)控機床在運作過程中，外界環(huán)境因素也有影響到其運作穩(wěn)定性，進而對加工精度帶來影響。為了有效提升數(shù)控加工精確度，降低加工誤差，同時也減少外界環(huán)境對數(shù)控機床本身的影響，保證數(shù)控機床的高效運作，在實踐中還應(yīng)該在數(shù)控機床生產(chǎn)中構(gòu)建良好的加工運行環(huán)境。例如工作人員需要定期對數(shù)控機床展開清潔、維護、潤滑，降低產(chǎn)品加工中摩擦力對加工部件受力造成的影響，改善受力變形狀況。為了防范數(shù)控機床構(gòu)件出現(xiàn)物化情況，還應(yīng)該將數(shù)控機床設(shè)置在無陽光直射、清潔干燥、通風(fēng)、散熱方便的環(huán)境下，同時還需要做好數(shù)控機床銹蝕防范工作。

此外，數(shù)控機床在運作期間，工作人員還可以利用環(huán)保氧化型導(dǎo)軌涂層修復(fù)數(shù)控機床導(dǎo)軌精確度，提升數(shù)控機床的耐磨性。在數(shù)控機床生產(chǎn)產(chǎn)品過程中，機床本身的導(dǎo)軌拓印是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其會直接影響到加工精確度，并且還起著優(yōu)化加工步驟，提高加工效率的作用。工作人員可以通過鑄鐵式導(dǎo)軌方法，實現(xiàn)對高精度產(chǎn)品加工，在運作期間要保障數(shù)控機床潤滑可靠性，減少產(chǎn)品生產(chǎn)摩擦引起的誤差。

4.2 合理選擇車刀

開展數(shù)控加工時，車刀是對零件進行切削的主要構(gòu)件，在實踐中工作人員必須交結(jié)合具體的生產(chǎn)要求，選擇適宜的車刀，切實提高數(shù)控加工精確度。同時相關(guān)工作人員要特別注意，在車刀應(yīng)用過程中，必須堅持規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，要確保選用的車刀與零件加工相匹配。在數(shù)控加工過程中可以借鑒國外的先進成功經(jīng)驗，采取自動換刀設(shè)置，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工換刀方式，這樣可以在很大程度保證數(shù)控加工車削的現(xiàn)代化發(fā)展。在此過程中要注意刀具庫與換刀裝置的良好結(jié)合，刀具庫的刀具材質(zhì)、性能需要保持多樣化，在零件加工時，如果需要切換刀具，就可以利用自動化系統(tǒng)完成刀具改變。此外，還需要在實踐中關(guān)注刀具強度、耐磨性，保障刀具質(zhì)量，以此促進零件加工精確度提升。

對于數(shù)控機床加工，其加工方式與傳統(tǒng)的加工方式是一樣的，都是根據(jù)刀具與工件的相對運動實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)。所以在實踐中，做好刀具選擇是很關(guān)鍵的一項工作。在數(shù)控加工安裝刀具之前，工作人員必須對刀具的幾何參數(shù)進行全面檢查、核對，確保刀具質(zhì)量、規(guī)格符合規(guī)范。在相對運動中為了促進加工的穩(wěn)定性，要盡量選用轉(zhuǎn)動光滑穩(wěn)定、摩擦阻力比較小的軸承，要切實降低軸承轉(zhuǎn)動對加工帶來的影響，提高數(shù)控加工精確度。

4.3 規(guī)范加工誤差控制

首先在開展數(shù)控機床加工時，要做好原始誤差控制工作。相關(guān)工作人員應(yīng)該對數(shù)控加工原始誤差產(chǎn)生原因、表現(xiàn)方式進行全面分析，制定針對性的防范措施。如對于工藝系統(tǒng)熱變形引起的幾何誤差現(xiàn)象，可以通過風(fēng)冷、水冷等方式來達(dá)到誤差控制的目的；對于刀具變形引起的加工誤差，可以通過對刀具材料進行優(yōu)化控制的方式實現(xiàn)誤差管理；對夾具進行選擇時，工作人員應(yīng)該對零件的坯料進行全面分析，防范位置誤差的出現(xiàn)。開展數(shù)控機床加工時，機床的各個部分都有可能出現(xiàn)誤差，影響到零件的加工精確度，對此在工作人員還應(yīng)該對誤差源進行準(zhǔn)確的劃分，從源頭上實現(xiàn)對誤差的控制，從而減少誤差出現(xiàn)，提高加工精確度。

其次要注意誤差補償法的應(yīng)用。在數(shù)控加工過程中誤差是影響產(chǎn)品精確度最明顯的因素，為了促進零件加工質(zhì)量的提升，就需要特別注重誤差補償法的使用。具體來說，工作人員可以在系統(tǒng)補償功能的前提下，注重軟件、硬件系統(tǒng)的良好結(jié)合，對存在的坐標(biāo)軸進行補償，促進零件加工精度提升。如果是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)出現(xiàn)誤差，則可以通過反向偏差補償法將誤差消除，促進定位精確度提高。與誤差補償法相比較，反向偏差補償法主要是在數(shù)控機床工作過程中，將零件的誤差、潛在誤差進行縮減，從而達(dá)到對總誤差控制的目的。需要注意的是反向偏差補償方法的的成本相對比較高，所以在實踐中還需要對其進行創(chuàng)新調(diào)整，將其轉(zhuǎn)變成低成本、高精度的輔助加工方式。

4.4 伺服系統(tǒng)驅(qū)動因素誤差控制

開展數(shù)控機床設(shè)計時應(yīng)該嚴(yán)格的控制伺服系統(tǒng)，從根源上保證數(shù)控機床的加工精確度。具體來說，在改善伺服系統(tǒng)誤差時，要從驅(qū)動裝置動態(tài)性能改善上出發(fā)，全面更新整個設(shè)備的驅(qū)動裝置，或者是更換性能更加優(yōu)越的驅(qū)動設(shè)備，保證數(shù)控機床在實際運行過程中能有高效、穩(wěn)定的控制。另外，在控制伺服系統(tǒng)誤差時，還應(yīng)該注重裝置抗壓水平、承載能力的提高，要保證伺服系統(tǒng)很好地承接機械零件，促進零件加工精度提升。在生產(chǎn)過程中，要針對數(shù)控機床安裝好的伺服系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，保證伺服系統(tǒng)與將要生產(chǎn)的產(chǎn)品相契合，實現(xiàn)對加工誤差的有效控制。

5 總結(jié)

數(shù)控加工精度是影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在實踐中為了促進機械制造企業(yè)的良好發(fā)展，同時也為了促進我國機械制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，就需要在實踐中切實提高數(shù)控加工精度。在平常工作中，數(shù)控加工工作人員需要不斷總結(jié)工作經(jīng)驗，深入剖析影響數(shù)控加工精度的因素，并結(jié)合現(xiàn)實狀況來制定優(yōu)化調(diào)整策略，切實提高數(shù)控加工精確度，保證數(shù)控加工質(zhì)量，為推動我國機械制造產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供保障。