数控加工精度影响因素及提升策略

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摘要：数控机床的加工精度是机床制造者和使用者最关心的问题之一。通过对数控车床的工作原理阐述，分析了数控加工精度的类型特点和影响车床加工精度的几个因素，并针对影响数控车床加工精度的两个主要因素提出了相应的措施和方法，以提高数控机床的加工精度。

关键词：数控加工；加工精度；影响因素

随着现代制造业的快速发展，对机械产品的精度要求越来越高。数控机床的出现大大增强了机械制造的能力，为经济和社会进步做出了重大贡献。数控机床搭配了可程序化控制的自动控制系统，在驱动方式和加工结构等功能方面都有较大幅度的改变，能够更加精准、快速地完成更为复杂、精密的零件加工。数控机床在加工的过程中能够更大程度上保证产品输出质量，并提高加工速度，整体上提高了机械制造的能力和生产效率。数控机床虽然有着诸多优点，但在加工过程中也会受到一些因素干扰，进而对产品质量产生影响。

1、数控机床的工作原理

数控机床在很大程度上提高了机床加工的精度和效率，同时装有可编程控制的自动化系统和多工位刀塔，能够进行多种复杂、精密的零件加工，具有实用性强、加工精度高、自动化程度高等特点.数控机床在工作时，主要是按照相应的顺序对待加工工件进行处理，结合参数和数控要求的数控语言，对加工程序进行编制，之后输入，计算机数字化控制)装置中，对加工程序进行进一步的处理和完善，之后向系统发出命令，由系统驱动机床部件推动刀具运动，从而实现对于零件的加工。

2、数控机床加工精度的影响因素

由数控机床的组成可以知道，通常情况下影响数控加工精度的主要因素包括两部分，一是机床本身所具有的机械精度，一是机床所配备的伺服控制系统的驱动精度。综合实践来分析，在众多影响数控加工精度的因素中：机床本身制造误差大约占到1/2，设备加工过程中误差所占比例约为1/3，检测误差所占比例约为1/6。

2.1伺服系统驱动因素

通过对数控机床的原理分析可知，伺服系统是数控机床的中枢控制部分，主要是通过将驱动机床的部件转化为零件进行加工。伺服系统的功能实现又是通过电机驱动丝杠完成的，丝杠的传动精度就成为伺服系统的控制精度。数控加工设备通常采用半闭环控制伺服进给系统控制，在产品加工过程中，丝杠收到伺服系统信号需要反向运转时会有短暂的空转状态，这一空转现象会引起反向间隙误差，进而影响数控加工精度。此外数控设备在传动过程中容易受到外界振动和载荷的影响，继而出现弹性形变，引发弹性间隙误差。

2.2刀具参数变化因素

数控机床的加工过程靠的是刀具在程序控制下完成对产品的切削、铣磨等，以最终完成对产品的加工过程。在车刀切削的过程中，车刀存在主偏角和刀尖圆弧半径，在切削棒料零件时，车刀的轴线会产生细微的偏差，如果不对偏差加以考虑，当主偏角不断减温知新深圳大学工程训练中心广东深圳518060小时偏差会不断增大。因此，在数控设备加工过程中刀具的参数对于加工精度也有着一定的影响，需要在程序编程的过程中按照产品的特征，将刀具轴线所产生的偏差加以分析，对刀具产生的位移长度进行修正。此外，在数控机床运转时，车刀的刀尖圆弧半径、主偏角、刀尖与零件中心的高度偏差等都可能影响数控机床的加工精度，需要在编程时进行考虑和分析。

3、提高数控加工精度的措施

3.1伺服系统误差及抑制

数控加工过程中伺服系统的精确度对加工质量的影响是直接的，对于伺服系统方面引起的误差必须高度重视。为了更好地抑制伺服系统误差，应从机床的设计阶段就采取相应的措施，如采用动态性能优越的驱动装置，增强伺服装置的抗压、抗载能力等。当数控设备的伺服装置选定后，还应该在系统参数设置方面进行优化，可以选择尽可能高的位置环增益，以保证各进给轴的位置开环增益相等。伺服系统对直线、圆弧加工的影响及抑制方法：①速度误差不影响单轴直线加工时停止位置的准确性，只是在时间上实际位置达到指令位置有些滞后，但不影响精度。②当各进给轴位置开环增益不相等时，以45°时加工误差最大。③加工圆弧时，为抑制伺服系统引起的轮廓加工误差，首先应设置各进给轴位置开环增益相等，且尽可能大。

3.2提高床身导轨的几何精度

现代科技在机械制造行业的广泛应用，数控加工设备也逐渐呈现出高速、高效、高精度的趋势。数控加工技术发展的同时也对数控设备的结构提出了相应的要求，比如数控机床底座铸件的重量及承重、承压要求，数控导轨的精度、抗压、防震设计等。一般来说，全功能数控车床为了保证各方面功能实现，会使用斜床造型来简化铸件整体结构，降低机床自身重量。基于力学角度考虑，采用斜床后的机床多采用封闭式筒形结构，如此会大大提升机床整体的抗扭与抗弯强度，以确保设备在复杂的工况作业下，能够始终维持良好的稳定性。再者，从刀位的的移动速度来看，随着速度的加快要求导轨具备更好的抗负荷能力；为了保证数控车床在高负荷切削的条件下拥有良好的精度保持性和较高的刚性，可以采用镶钢滑动导轨副结构，以确保导轨获得最佳的几何精度。

4、结束语

数控机床的加工精度是保证产品质量的前提条件，如何进一步确保数控加工精度已经成为机械制造业重点关注的课题。随着我国机械制造业的飞速发展，数控加工设备作为其中重要的生产设备，在制造业中占有重要的地位。数控加工过程中，影响其加工精度的因素众多，需要针对不同原因引起的加工误差采取对应的措施，以最大程度的保证数控加工质量。

作者:温知新 单位:深圳大学工程训练中心

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