影响数控车床加工精度因素的分析及控制方法

何承卫 徐海波

[摘 要]随着我国加工制造业的迅猛发展，数控加工技术也越来越多应用到了各行各业。数控车床由于其加工的精密性也给企业带来了极大的收益。近年来市场对零件的精密性和准确性要求越来越高，而为了提高零件的质量，对数控车床的加工精度的分析是有必要的。目前我国虽然在数控车床方面的发展比较快速，但是精度问题一直得不到有效的改善。内容结合对影响数控车床加工精度的因素的分析，提出了相应的控制和解决办法。

[关键词]数控车床;加工精度因素;分析及解决办法

一、影响数控车床加工精度的因素

1.车床本身的误差

影响数控车床的加工精度的首要因素就是机床本身，数控车床的精度设置以及数控车床生产的精确程度都会影响到车床的精度。另外几乎所有的零件都需要经过数控车床的加工，在加工过程中由于长期使用及磨损，都会影响机床本身的精度，从而影响加工零件的精度。

2.数控车床主轴的回转误差

数控车床最理想的工作状态是车床主轴在回转过程中是不动的，即回转中心在主轴回转过程中不存在跳动或者偏移。但是在实际的生产中，由于主轴上的轴颈是支撑在轴承上的，轴承又在主轴箱体内，加上主轴上的其他零件，会导致轴承的支撑断面与中心线不垂直，这样就会影响主轴的回转，从而影响加工精度。

3.刀具误差

数控车床的加工过程其实是通过程序控制车刀对零件进行切削的过程，在切削零件的过程之中，车刀会因为磨损导致轴线变化，刀尖轨迹也会与理想轨迹发生偏差;刀尖圆弧的半径越大，误差就会越大;车刀的主偏角约大，轴线尺寸的变化又会越大。从而影响到零件的加工精度。

4.传动系统及导轨误差

构成数控车床的零部件以及床身本身在工作的过程中由于外力、传动、温度、湿度等外在因素的影响而产生弹性形变或导致零件磨损从而造成整个车床的传动系统产生误差。另外导轨是数控车床运行的基准，在长期的使用下也会磨损，这些都会影响到数控车床的加工精度。

二、数控车床精度控制及改进方法

1.误差补偿法

误差补偿法其实就是将软件和硬件相结合，充分利用数控机床的补偿功能对数控车床中已有的误差进行补偿的方法，是一种控制车床误差，提高加工精度的有效方法。通过这种方法能大大减少车床产生的误差，从而加工出精度极高的零件。

例如：对于半闭环的伺服系统，很容易产生反向偏差的问题，因此数控车床在此类系统中的运用时，就可以利用反向偏差补偿法去削弱这种误差，总的来说就是在设计以及制造的过程中对于可能产生误差的零件和部位提高其制造精度。对没有补偿功能的车床，则需要在编程过程中进行补偿，如在编程过程中使用的G41/G42指令，均可以控制刀具磨损而产生的误差。另外在数控车床的插补程序中，也可以设置多个地址，在轴收到指令而运动时，使数控装置读取该轴的反向间隙值，并对原有的位移指令进行修正，使车床定位在更精确的位置从而提高车床的加工精度。

2.误差防止法

车床在工作的过程中无可避免会产生误差，虽然很多的误差能够补偿，但是会大大提高生产成本，这时就可以采用误差防止法。误差防止法是一种提前预防的方法，在机床的设计和制造過程中采取某些办法尽可能消除以后可能会出现的误差源。

例如：通过提高车床的零部件的装配精度，改用更好的原材料，设计优化车床的结构从而提高车床的刚度。还可以在加工的过程中严格控制环境，避免工件在装配的过程中由于温度过高而产生热变形。所以，在车床工作的过程中要减少热源，尽量减少热量的传递。另外，车床的零部件的安装都存在间隙，这些间隙在以后可能会变大，可以在制造时用最大轴向力的三分之一当作预警力加在滚动件的滚珠丝杠内来消除这些误差。误差防止法虽可以有效控制误差，但是改进材料或者结构需要的成本很高，而且这种方式只能改善，并不能有效解决该问题。

3.其他控制精度的方法

以上两种是主要的控制误差来提高加工精度的方法，还有很多其他的方式，这些方式都是极具针对性的，一般针对于某个零部件来提高，这些方法也都有着很好的效果。

例如：可以采用更灵活、更轻便的斜床结构去代替以往复杂的铸件整体结构，一来可以减轻车床自身的重量，二来由于斜床是封闭的桶式结构，可以提高车床的抗弯、抗扭水平，从而保证机床工作的稳定性。在零件的加工过程中，可以分开加工，遵循先粗后精，基准先行原则，并根据不同的工序及工艺要求使用不同的转速以及切削速度，这样不仅可以减少刀具的磨损也可以提高车床的加工效率。在编程之前，也可以先进行人工的计算，使实际需要的圆弧形刀尖轨迹换算成假象的刀尖轨迹，减少误差。

目前，数控技术的运用越来越广泛，数控车床的使用率越来越高，而数控车床的加工精度的高低将直接影响到所加工产品的质量，而产品的质量又关系到使用者的体验甚至是安全。因此无论是车床的制造者还是使用者都应该重视这一点。虽说无法保证车床在加工的过程中没有误差，但也必须用多种方法不停尝试，尽可能控制误差，减小误差带来的影响，从而提高零件的生产质量。

参考文献：

宋佳佳.浅谈提高数控机床加工精度的方法[J].山东工业技术，2015（11）：13.

[作者单位]

深圳市龙岗职业技术学校

（编辑：司楠）