数控车床加工精度的影响因素与提高策略

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　　摘要：经济的增长离不开制造业的发展，而制造业的发展离不开高精端的加工设备和制造技术。为了促进我国经济的快速发展，国家制定了“中国制造2025”的发展战略，旨在大力发展制造工业，不断革新技术，提高我国制造业的整体水平。数控车床作为机械加工中不可或缺的重要设备，提高数控车床的加工精度对于提高产品加工质量和加工效率而言非常重要。因此，制造业要实现快速发展，相关企业就必须重视数控加工设备的精度问题，并采取相应措施提高加工精度，进而提高产品质量。针对上述问题，本文介绍了数控车床的组成及工作原理，分析了影响加工精度的因素，并探究给出相应的解决办法。
　　关键词：数控车床；加工精度；影响因素；控制
　　自从我国加入WTO之后，便进入了全球化时代，我国的制造业迎来了空前的发展机遇，很快便成为了“世界工厂”。但我国的制造业还处于较低水平，再加上人力成本的上升，我国的制造业面临着新的挑战。制造业水平的高低主要看制造设备加工精度和加工效率的高低，而加工精度正是制约我国制造业发展的主要问题。数控车床作为很多产品加工必须使用的设备，其重要性不言而喻，尤其是轴类零件，几乎全部需要依靠数控车床来完成加工，因此数控车床的加工精度直接决定了轴的精度，而轴类零件又是各种设备中的核心零件，所以数控车床加工精度的重要性不言而喻，提高数控车床的加工精度刻不容缓。
　　1.数控车床的组成及工作原理
　　数控车床是多种技术结合的产物，它可以分为数控部分和车床部分。传统的车床就是纯机械产品，内部有很多机械结构的设计，工人必须人为操作车床；而数控车床加入了很多新的技术，例如自动控制技术、现代机械制造技术、检测技术等，数控车床实现了对车床的数字化控制，使得车床可以按照设定的程序工作，而不需要人为手动操作。因此数控车床的组成包括机械部分，动力部分，传感器信息采集部分和控制部分。有了数控技术，机床的工作模式便由人为操作变为程序操作了，整体顺序是先画出三维模型，然后设计加工工艺路径，接着将路径导入数控系统的CNC装置中，CNC装置自动根据加工路径生成控制车床的加工代码，车床便按照代码的指令进行加工。在加工过程中，数控车床会有反馈装置，即传感器实时检测加工的过程，如果发现加工有偏差，便会自动调整接下来的加工指令对加工偏差予以修正，最终完成设定的加工任务。
　　2.影响数控车床加工精度的主要因素
　　数控车床相比于传统车床的加工精度要高很多，这是因为数控车床采用了数字控制，减少了人为控制的误差，除此之外数控车床还采用了伺服系统驱动，可以根据加工数据的反馈进而自动调整加工路径。但是无论是哪种车床，其加工精度都会受到车刀参数的影响，对于数控车床而言，伺服系统的精度也是影响加工精度的主要因素。
　　2.1伺服系统驱动因素
　　伺服系统是数控车床的核心系统，也可以说伺服系统的好坏很大程度上决定了数控车床加工质量的好坏。伺服系统控制车床各种零部件进行机械加工作业，其中滚珠丝杠用于对数控车床的刀具位置进行精确定位，伺服电机用于精确控制滚珠丝杆运动，一旦滚珠丝杠的运动出现偏差，便会影响到加工刀具的定位，而刀具位置不精确，加工质量也就无从保证。通常情况下，数控车床都是采用半闭环控制，即采用传感器实时检测滚珠丝杠的位置，然后和设定的位置进行比较，调整伺服电机使得滚珠丝杠到达指定位置。但是滚珠丝杠与伺服电机之间会存在很小的间隙，这种间隙在加工外力的作用下会变大，从而导致加工误差。此外，滚珠丝杠在前进和后退的过程中，中间的间隙可能继续扩大，加工的精度也就进一步受到影响。
　　2.2车刀参数变化因素
　　数控车床加工零件离不开加工刀具，伺服系统控制刀具的位置，但刀具本身的参数也是影响加工精度的重要因素。刀具有很多的切削刃和刀面，这些面会构成很多复杂的角度，而不同的角度对切削的影响非常大，例如在采用圆弧形刀尖，主偏角较小的刀具加工棒料时，原材料的轴线会发生不同程度的偏差，其对中性不好，加工质量也就很差了。此外，在加工金属材料时还要考虑金属的硬度和刚度，根据不同的原材料选择适合的刀具材料，这样可以降低对刀具的损伤，也可以提高加工精度；而且加工时会产生大量的热量，所以为了避免已加工表面被破坏，刀具的断屑槽要设计合理，这样才能保证加工质量。
　　3、数控车床加工精度的控制提升措施
　　3.1误差补偿法的合理运用
　　误差补偿就是对于一些不可避免的误差，采用人工补偿的方式来降低误差，例如上文中提到的伺服驱动系统的滚珠丝杠和和伺服电机之间的误差很难消除，或者是消除起来成本非常高，这时就可以采用误差补偿的方法，在加工之前将这种情况考虑进去，这样加工出来的产品误差就会小很多。除了伺服系统之外，数控车床的加工过程中还有很多地方需要用到误差补偿法，针对不同的刀具需要有刀具补偿，如果环境温度过高，或者是加工时温度过高还需要有一定的温度补偿。通过对误差补偿法的合理运用，可以减小误差，提高加工精度，从而生产出质量更高的产品。
　　3.2误差防止法的科学运用
　　除去一些不可避免的误差外，还有很多误差是偶然造成的，例如人为操作误差，搬运时造成的误差等等。这些误差都可以通过制定合理的规章制度来避免，企业可以制定相关的操作流程，对零件的搬运采用正确的方式，避免搬运过程造成的误差；对工作人员加以培训，提高他们的业务能力，避免人为误差。此外，企业还可以通过改善加工环境来提高加工精度，干净的环境可以提高数控车床的加工精度，同时也可以减少残渣废屑对已加工零件的损伤。
　　3.3伺服系统的误差有效抑制
　　伺服系统的系统误差也可以通过采用全闭环控制系统来避免，但是全闭环系统的稳定性很低，成本太高，因此很少的企业会采用全闭环控制。但是通过采用精度更高的伺服系统也可以极大提高加工精度，例如对电机的控制更加精确，滚珠丝杠与电机之间的啮合缝隙更小等。此外，伺服系统的采样点可以选择在滚珠丝杠的末端，这样也可以减小伺服系统的误差。
　　4、结束语
　　综上所述，机械加工企业要想提高产品的加工质量，就必须重视数控车床加工精度的提升工作。相关的技术人员应当分析影响数控车床加工精度的因素，并探究得出提高加工精度的措施，这样才能够避免数控车床在加工产品各个环节中出现误差，提高加工精度，进而提高产品质量，为企业带来更大效益。
　　参考文献
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　　作者简介：肖瑞（1996-1-12）；性别：男；民族：汉；籍贯：四川省达州市；学历：本科；研究方向：机械 机电。
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