摘要：數(shù)控車床是機械制造領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)裝備，其加工精度對產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備性能有很大影響。在機床上進行零件加工時，要保證刀具與工件之間具有準(zhǔn)確相對精準(zhǔn)的位置關(guān)系。所以要求數(shù)控系統(tǒng)具備良好高可靠性、精確性和快速響應(yīng)能力等特點；選用合適類型來控制主軸傳動系統(tǒng)及進給運動方式以有效提高對數(shù)控車床生產(chǎn)效率以及降低成本是非常重要也必須解決的問題之一：如采用合理配置切削參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，選擇正確方向定位裝置，采用動態(tài)控制技術(shù)以提高數(shù)控車床的加工精度；在保證高、低速和高速等情況下，以合理選擇切削速度，降低對刀具及工件的磨損。

關(guān)鍵詞：提高"數(shù)控機床"加工精度"工藝優(yōu)化

中圖分類號：TG518"""文獻標(biāo)識碼：A

Process"Optimization"Based"on"the"Improvement"of"the"Machining"Accuracy"of"CNC"Lathes

WANG"Yanping

（Kuqa"Secondary"Vocational"Institute"in"Aksu"Prefecture，"Aksu"Prefecture，"Xinjiang"Uygur"Autonomous"Region，"842000"China）

Abstract：""The"CNC"lathe"is"an"important"basic"equipment"in"the"field"of"mechanical"manufacturing，

and"its"machining"accuracy"has"a"great"impact"on"product"quality"and"equipment"performance."When"machining"parts"on"the"machine"tool，"it"is"necessary"to"ensure"that"there"is"an"accurate"and"relatively"accurate"position"relationship"between"the"tool"and"the"workpiece，"so"the"CNC"system"is"required"to

have"good"characteristics"of"high"reliability"and"accuracy"and"fast"response"ability."Selecting"the

appropriate"type"to"control"the"spindle"drive"system"and"feed"motion"mode"to"effectively"improve"the"production"efficiency"of"the"CNC"lathe"and"reduce"the"cost"is"one"of"the"problems"that"are"very"important"and"must"be"solved，"for"example，"adopting"reasonably"configured"cutting"parameters，"optimizing"design"structure，"selecting"the"correct"orientation"positioning"device，"and"adopting"dynamic"control"technology"to"improve"the"machining"accuracy"of"the"CNC"lathe，""and"in"the"case"of"high"and"low"speed"and"high"speed，"the"cutting"speed"is"reasonably"selected"to"reduce

the"wear"of"the"tool"and"the"workpiece.

Key"Words："Improvement;"CNC"machine"tools;"Machining"accuracy;"Process"optimization

目前，數(shù)控車床是機械加工中的重要工具，其在現(xiàn)代制造業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。而我國作為世界上最大的發(fā)展中國家之一。隨著經(jīng)濟全球化進程不斷推進以及科學(xué)技術(shù)水平提高，對機床性能提出了更高要求和規(guī)格，例如高精度、復(fù)合化及智能化等；此外還有更高品質(zhì)和更安全可靠等需求也進一步增加。因此數(shù)控車床上使用具有一定特殊功能的刀具來取代傳統(tǒng)工具成為必然趨勢。在這種情況下該文將針對以上問題進行分析，從而提出提高數(shù)控車床加工精度的方法策略，對其在實際生產(chǎn)中具有重要意義。

1數(shù)控車床加工精度的理論分析

1.1數(shù)控車床的特點

數(shù)控車床的特點與應(yīng)用，在制造業(yè)中的地位越來越重要。數(shù)控車床是一種機、電和液壓系統(tǒng)為一體的機電一體化產(chǎn)品。它具有高精度加工中心以及多軸聯(lián)動控制等特點，能滿足普通機床上無法實現(xiàn)精準(zhǔn)而復(fù)雜切削、超精密制造及特殊刀具更換等要求；同時也可以實現(xiàn)自動換刀和遠(yuǎn)程監(jiān)控以提高生產(chǎn)率并降低成本；此外，在機械行業(yè)中，數(shù)控車床還可作為一種輔助工具使用到各種不同的領(lǐng)域上如航空業(yè)、汽車工業(yè)和工程制造業(yè)。在機械加工中，以車床的數(shù)控技術(shù)是其主要應(yīng)用，它能提高機床上的精度和可靠性。所以說對提高數(shù)控車床工藝規(guī)程制定出切實可行、經(jīng)濟先進性高且操作方便安全可靠等要求有著重要意義。

1.2數(shù)控車床加工精度的工藝流程

數(shù)控車床加工精度的工藝流程分析，是數(shù)控車床在設(shè)計制造過程中的一個重要部分，也是非常關(guān)鍵和基礎(chǔ)性工作。它決定了整個加工工藝流程是否合理有效。提高數(shù)控刀具的耐用度、夾緊力以及切削變形能力等都可以提升其加工精度；同時還能減小勞動強度并降低生產(chǎn)成本；最后還對機床進行改造升級、維護保養(yǎng)等操作來保證車床上正常運行和使用安全可靠，從而達(dá)到提高車床質(zhì)量的目的。其中，數(shù)控車床的加工精度是其生產(chǎn)制造過程中的重要工藝參數(shù)，所以對提高數(shù)控刀具耐用度和夾緊力等來保證機床上正常運行、降低切削成本具有非常重大的意義。

1.3數(shù)控車床加工精度

數(shù)控車床加工精度的概念主要是數(shù)控車床加工是由機床上生產(chǎn)出的零件，通過自動編程來控制其運動，使之符合圖紙要求。在制造過程中要保證工件與刀具之間準(zhǔn)確無誤、快速的定位。而數(shù)控程序化技術(shù)正好解決了這一問題；同時還可以有效地利用有限資源，提高效率，以節(jié)約成本，并能得到更好質(zhì)量的產(chǎn)品和加工表面為目的等特點。因此，數(shù)控車床在加工過程中的質(zhì)量問題、刀具磨損和主軸卡盤錐度精度等都能體現(xiàn)出數(shù)控機床上生產(chǎn)零件的技術(shù)狀況。對于提高數(shù)控車床加工精度來說，最主要的就是要從工藝路線和方法出發(fā)，選擇合理有效的刀具、夾緊裝置以及保證在生產(chǎn)過程中切削力等各方面因素來提升對數(shù)控機床上床的高精準(zhǔn)度[1]。

2基于數(shù)控車床加工精度的工藝優(yōu)化設(shè)計

2.1數(shù)控車床加工精度的數(shù)學(xué)建模

數(shù)控車床加工精度的數(shù)學(xué)建模和其與數(shù)控車床的關(guān)系分析，在加工過程中，應(yīng)該對工件表面進行切削，使刀具能快速、有效地安裝到工作臺上。然后用計算機軟件建立對數(shù)控系統(tǒng)程序控制。最后利用數(shù)學(xué)建模工具來確定零件圖紙上所表示的尺寸公差以及位置度等參數(shù)值并計算出機床尺寸及精度；使用CATIA三維制圖系統(tǒng)和數(shù)控編程技術(shù)輔助設(shè)計出了一個車床上的加工工藝規(guī)程，在加工過程中利用CATIA三維制圖軟件來對車床進行了仿真，使其達(dá)到最佳的工藝效果，并能有效地控制數(shù)控程序?qū)Φ毒?、夾緊力等裝置產(chǎn)生影響。其中加工零件的工藝規(guī)程還能有效地指導(dǎo)數(shù)控車床進行正確合理而又可靠的生產(chǎn)操作，提高了機床在實際使用中所產(chǎn)生誤差和失效概率。

2.2加工精度的求解

加工精度的求解及分析主要是數(shù)控車床是一種典型的機電一體化設(shè)備，它具有高效率、低能耗和低成本等特點。在加工中，工件與刀具之間存在著相對運動。這些因素對零件質(zhì)量有很大影響。所以要想保證零件達(dá)到最終要求的精度必須做到：提高對數(shù)控系統(tǒng)進行合理的設(shè)計；優(yōu)化工藝方案并選擇合適機床及夾具；選用正確方法來確保數(shù)控車床上的定位基準(zhǔn)不變形，及其相對于被加工表面間位置關(guān)系等方面都能得到保障，從而提高數(shù)控車床加工精度的水平。因此，要想實現(xiàn)數(shù)控機床上的高要求精準(zhǔn)地對零件進行加工，就必須從這些方面入手。數(shù)控車床是一種典型的機電一體化設(shè)備，其加工精度與刀具、切削用量及工件和機架之間有密切的聯(lián)系，所以對提高數(shù)控車床在制造業(yè)中地位極其重要[2]。

2.3基于數(shù)控車床加工精度的工藝優(yōu)化案例

某零件在加工中的表面粗糙度比較高，其表面粗糙不平，有較嚴(yán)重的劃痕，這對數(shù)控車床來說要求比較嚴(yán)格。為了解決上述問題，提出了幾種提高機床生產(chǎn)制造精度、減少誤差的工藝方法。其中，提高機床生產(chǎn)加工精度的工藝方法主要有兩種：一是以數(shù)控車床上刀具為基礎(chǔ)面和基準(zhǔn)板、磨削頭與工件之間配合間隙調(diào)整法；二是利用CNC裝置進行模擬加工。通過分析對比這幾種方案可以發(fā)現(xiàn)其優(yōu)缺點。其中，數(shù)控車床的加工精度是影響數(shù)控車床上加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一。針對提高機床生產(chǎn)制造精度，可以采用以下措施：（1）以工件為基礎(chǔ)制訂出合理有效的方案；（2）用控制理論及方法指導(dǎo)刀具進行模擬加工時，同時采用先進技術(shù)改造傳統(tǒng)落后部分，使其更加符合現(xiàn)代化市場需求；（3）利用數(shù)控裝置進行模擬加工時，采用先進的自動編程控制刀具。在這幾種方法中，以提高機床生產(chǎn)加工精度為目的，使用數(shù)字化技術(shù)改造傳統(tǒng)老式機床上的部分結(jié)構(gòu)和部件，是比較經(jīng)濟、高效的方法。

3"數(shù)控車床加工精度的優(yōu)化

3.1"加工工藝對數(shù)控車床精度的影響

數(shù)控車床是一種特殊的機床上加工，它對刀具要求比較高，所以在進行加工前要仔細(xì)檢查好切削參數(shù)和表面粗糙度。同時還要注意處理工具、夾緊裝置及測量儀器等。這些都影響著零件的質(zhì)量與生產(chǎn)率。因此需要從以下幾方面來提高對數(shù)控車床質(zhì)量：（1）選擇合理有效地數(shù)控系統(tǒng)來保證其具有較高的工作效率以及機床精度，從而保證其具有較高的生產(chǎn)率；（2）在數(shù)控車床中使用各種刀具，使它能夠完成多種加工，并且能達(dá)到機床上規(guī)定要求；（3）提高對數(shù)控技術(shù)及裝備自動化水平提出了一些建議；（4）要注意在數(shù)控車床的生產(chǎn)管理過程中，對機床上人員和操作人員進行必要的技術(shù)培訓(xùn)；（5）提高對數(shù)控刀具及檢測儀器水平、規(guī)范其質(zhì)量[3]。

3.2"加工精度的確定

加工精度的確定是數(shù)控加工中的首要問題。在機床行業(yè)高速更新?lián)Q代和高精度化時代，要提高工件表面質(zhì)量，以保證零件最終要求，這就需要對加工精度進行合理有效地控制。對于普通的銑削來說，要考慮刀具、夾具以及切屑等因素所導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。粗加工時，因為切削力作用使刀面部分與導(dǎo)軌之間發(fā)生相對位置變化，或由于車床工作臺進給時造成工件表面粗糙度增大，切削熱導(dǎo)致刀具磨損。而精加工時，由于機床工作臺在水平面和垂直側(cè)面發(fā)生相對運動，所以需要采用合適的夾緊力來保證加工要求。數(shù)控車床上裝備著各種零件，它是一種高精度機械設(shè)備，主要作用在于提高工件表面質(zhì)量、降低材料消耗量以及減少輔助時間等。數(shù)控車床在加工中要提高刀具的使用壽命，以滿足其高效率、高質(zhì)量和高精度，從而滿足機床上裝備所需要達(dá)到的性能指標(biāo)要求。此外，由于粗加工時切屑產(chǎn)生量大且不易清理等問題對零件質(zhì)量有一定影響，所以應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制刀具材料選用以及工藝方法。數(shù)控車床加工中的精度要求較高，所以需要在粗加工時，切削用量應(yīng)當(dāng)盡可能減小。

3.3加工精度的優(yōu)化策略

數(shù)控車床是在機床上進行加工的典型，其主要用于機械制造、汽車生產(chǎn)。由于其具有高度自動化與高效率等特點，已在制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，當(dāng)前我國對數(shù)控車床的應(yīng)用還存在著很多缺陷，比如：使用過程中有大量人力物力浪費；刀具材料利用率低且對切削液性能影響較深；在加工表面質(zhì)量方面沒有達(dá)到理想要求。這些問題嚴(yán)重制約了我國制造業(yè)的發(fā)展，也限制了數(shù)控車床在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[4]。

4基于提高數(shù)控車床加工精度的試驗

4.1試驗方案與目的

試驗方案與目的主要是為了確定車床加工孔與端面的位置關(guān)系，以提高數(shù)控機床上的刀具在工件中使用時，能更有效地對其進行調(diào)整。根據(jù)所設(shè)計出來工藝路線來選擇合適且合理和經(jīng)濟、高效以及成本低等因素。國內(nèi)外車床生產(chǎn)廠家有很多種型號規(guī)格不同、功能各異的產(chǎn)品，需要針對不同產(chǎn)品的特點，制訂出相應(yīng)的方案，從而提高數(shù)控加工的質(zhì)量，使其能更好地適應(yīng)市場中不同產(chǎn)品型號和功能、規(guī)格及性能要求。其中，車床的加工精度直接影響到機床上數(shù)控技術(shù)和刀具使用壽命，所以要想提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量、滿足市場需求及經(jīng)濟效益，就必須合理地選擇工藝路線與優(yōu)化夾緊裝置[5]。

4.2試驗方法的實施

試驗方法的實施方式主要有文獻檢索、對比分析及數(shù)據(jù)處理。通過對國內(nèi)外數(shù)控車床的現(xiàn)狀研究，并參考了大量關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)以及其應(yīng)用方面的資料，發(fā)現(xiàn)影響我國機床的精度和表面粗糙度的因素主要有以下方面。

一是工件與刀具之間發(fā)生切削變形后所形成零件公差值偏高。這就使得對同一個尺寸不同部位進行粗加工時造成了較多誤差。二是在加工同一工件時，刀具與被加工時產(chǎn)生的切削變形量不同。這就使得對同一尺寸和公差值較大的零件進行粗銑、精鏜等半精車處理。三是在數(shù)控機床上使用普通方法來完成車床輪廓平面度誤差、表面粗糙度計算以及孔徑大小測量。四是沒有多種精度分析工具來提高加工中所需數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度，沒有達(dá)到要求的質(zhì)量。

為了解決上述問題，數(shù)控車床開始向更高、更穩(wěn)定和高精度等技術(shù)方面發(fā)展。在當(dāng)今世界上，機床上使用最為廣泛的是激光加工。激光加工在工件的表面精度方面具有非常好的表現(xiàn)，但其工藝路線相對較短，且對被加工零件尺寸變化敏感，因此需要使用專用工具才能保證刀具與夾具體之間、刀具和機床這三者中誤差最小。

4.3機床加工精度的性能測試

機床加工精度的性能測試技術(shù)主要是數(shù)控車床是一種在計算機程序控制下的自動化機床上使用，它具有高精度、高速、剛性和較低功耗等特點。數(shù)控系統(tǒng)通過對刀具選擇來實現(xiàn)加工過程中所要求的軌跡穩(wěn)定、快速高效及夾緊可靠等功能，其主要作用就是提高了零件表面粗糙度以及其他相關(guān)方面性能指標(biāo)（如切削量與進給量），以滿足不同工件之間相對位置關(guān)系要求；同時也能保證在一定程度上降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。數(shù)控車床是一種高度自動化的機床上使用，它具有較好的加工效率和可靠性，同時還能保證一定程度上對零件表面質(zhì)量要求和精度控制；其主要構(gòu)成部件有刀具、夾緊機構(gòu)（或調(diào)整裝置）、工件及導(dǎo)向元件等。在進行設(shè)計中，需要考慮到影響加工程序過程中各個因素之間相互制約、相互作用，以及不同工藝系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性的問題，并綜合地進行改善，這就要求在設(shè)計中需要對機床的總體布局、機械加工工藝流程以及刀具運動軌跡進行優(yōu)化[6]。

5數(shù)控車床加工精度的應(yīng)用

5.1數(shù)控車床加工精度概述

在數(shù)控車床的加工過程中，刀具切削力和夾緊裝置對工件產(chǎn)生很大影響，同時也會導(dǎo)致零件出現(xiàn)變形或損傷。所以必須正確地分析與處理好機床上常見問題。數(shù)控車床由主軸系統(tǒng)、傳動鏈系統(tǒng)、控制電路三部分組成，控制電路等輔助部件構(gòu)成了一個完整的自動化生產(chǎn)設(shè)備（M），通過使用CAD軟件進行仿真模擬來仿真加工中刀具及夾緊過程，從而使數(shù)控車床的加工質(zhì)量得到保證。通過優(yōu)化工藝過程，來提高機床上、軟件，以及在設(shè)計中要使用到的工具和刀具等各方面都有了很大改善。其中影響因素有：刀具的制造工藝，機床、夾緊裝置和工件之間是否存在間隙；加工余量（變形）能否得到保證。所以要想提高數(shù)控車床在生產(chǎn)中的效益與質(zhì)量。就必須對以上問題進行分析并提出相應(yīng)優(yōu)化方案來解決這些難題，以使其可以有效地適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的新要求，以及零件更新更高精度等技術(shù)指標(biāo)的變化需求，從而促進我國機械制造水平和產(chǎn)業(yè)化進程不斷向前發(fā)展[7]。

5.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與分析。利用計算機軟件對數(shù)控車床進行數(shù)據(jù)處理，利用軟件的計算功能，可以快速、準(zhǔn)確地完成刀具模型的建立，并得到相應(yīng)坐標(biāo)位置信息；運用數(shù)字化技術(shù)和自動控制理論等方法，來實現(xiàn)對數(shù)控主軸箱內(nèi)孔軸線上所受力精確預(yù)測，以及夾緊后主軸變形量最小限度值，即粗加工后刀面切削的加工精度。通過分析研究表明：數(shù)控車床在實際生產(chǎn)中主要受到的是外圓表面粗糙度、形位公差以及直線距離的影響，而在這些影響因素中形位公差和切削力等是主要的制約作用。所以，對數(shù)控車床進行加工分析，有助于提高機床上裝備的生產(chǎn)率以及產(chǎn)品質(zhì)量、勞動效率及經(jīng)濟效益[8]。

5.3"數(shù)控車床加工的綜合評價

數(shù)控車床是現(xiàn)代機械制造業(yè)的基礎(chǔ)，其加工精度直接影響到機床生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。在制造過程中，如果要保證零件和工具之間的正確位置關(guān)系、減少磨損以及提高刀具耐用度等都離不開高精技術(shù)支持；另外需要對工件進行適當(dāng)?shù)厍邢鳎瑏慝@得合適尺寸及表面粗糙度要求，而使用數(shù)控銑床上數(shù)控系統(tǒng)是其中一個重要環(huán)節(jié)。因此，數(shù)控車床的加工精度對機床上定位及夾緊等技術(shù)起著支撐作用，影響著切削工藝過程中刀具使用壽命、零件質(zhì)量和生產(chǎn)成本。因此，研究數(shù)控車床加工精度具有重要意義，可以保證機床上的定位準(zhǔn)確度、減少切削過程中刀具磨損和工件變形等[9]。

6結(jié)語

提高數(shù)控車床加工精度的工藝優(yōu)化是機床加工的一項重要內(nèi)容，其目的在于提高數(shù)控車刀具耐用度和切削速度，從而保證工件在加工時獲得較高的定位精度。在數(shù)控車床加工中，刀具的切削速度對零件質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大影響，所以提高機床上的工藝性能是保證高精度加工后產(chǎn)品合格與否。達(dá)到高精度的數(shù)控車床，必須在加工過程中對刀具進行適當(dāng)?shù)男拚?，使切削速度、工件表面粗糙度及形面位置達(dá)到要求。

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