數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及對策探討

楊全利，楊依檸

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)工程實訓(xùn)中心，天津 300222；2.天津膜天膜工程技術(shù)有限公司，天津 300000）

1 數(shù)控車床加工精度的衡量指標(biāo)

數(shù)控車床加工精度的衡量指標(biāo)主要為幾何精度、定位精度、切削精度。首先，幾何精度是反映關(guān)鍵機械部件是否產(chǎn)生物理形變的客觀指標(biāo)，一旦出現(xiàn)幾何形狀誤差，其加工精度必然受到不同程度的影響。其次，定位精度是指機床運動部件在數(shù)控系統(tǒng)下的運動規(guī)律是否滿足位置精度。一旦位置精度出現(xiàn)偏差，其加工精度也會產(chǎn)生直接影響，尤其孔隙加工時的孔距誤差較大。最后，切削精度是幾何精度和定位精度的綜合檢查指標(biāo)，需要借助加工部件的削切比例適應(yīng)度為衡量單位，進而評估數(shù)控機床的銑刀銑側(cè)面圓度、直線度、直角度、平面度、兩軸聯(lián)動精度等是否達到加工要求，從而驗證數(shù)控機床的加工精度是否規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2 影響數(shù)控機床加工精度的本質(zhì)因素

數(shù)控機床在加工部件時主要存在以下幾點影響精準(zhǔn)度的不利因素。首先，數(shù)控車床在高負荷運行狀態(tài)下容易產(chǎn)生熱變形，會出現(xiàn)加工精度的誤差偏大。其次，數(shù)控車床本身由于制作精度不同及使用部件的材質(zhì)差異，也會存在加工精度的微小差異，進而影響到數(shù)控機床幾何誤差無法統(tǒng)一，加工過程中的局限性較大，無法精準(zhǔn)對接加工精度。再次，多數(shù)數(shù)控機床存在磨損現(xiàn)象，數(shù)控刀具的磨損會直接導(dǎo)致加工精度下降，而其他設(shè)備部件的磨損和老化也會造成間接性的加工誤差，產(chǎn)生加工精準(zhǔn)度下降的問題。最后，數(shù)控車床在自動化加工程序中一旦幾何參數(shù)設(shè)定存在偏差，也無法完全符合加工要求，因此也會產(chǎn)生不同程度的加工精度影響，甚至造成加工質(zhì)量嚴重下滑的弊端。此外，在多重因素的影響下，容易造成伺服系統(tǒng)的運行效率下降，進而導(dǎo)致加工精度的弱化

3 針對數(shù)控機床加工精度不足的改善措施

3.1 改善床身導(dǎo)軌的幾何精準(zhǔn)度

數(shù)控機床的幾何精度是客觀反映關(guān)鍵機械零部件幾何形狀誤差的界定指標(biāo)，對其加工精度的影響范疇較大。因此，改善床身導(dǎo)軌的幾何精準(zhǔn)度的方案也是增強加工精度的主要措施之一。而從移動速度予以辨析，選擇負載導(dǎo)軌時也需要全面衡量導(dǎo)軌適應(yīng)度，才能優(yōu)化加工質(zhì)量。在高負荷運行狀態(tài)下，數(shù)控車床改善零件加工精度，需要配以穩(wěn)定性更強的鑲鋼滑動導(dǎo)軌。選擇鋼結(jié)構(gòu)滑動導(dǎo)軌必須注重磨削作業(yè)時的加工精度需求，必要時需考慮將螺釘?shù)陌仓脿顟B(tài)，利用注塑材料補充導(dǎo)軌運行狀態(tài)穩(wěn)定性，也是消解鋼導(dǎo)軌與底座間縫隙問題的主要方法。而后進行削磨加工，在保障幾何精度的同時提升加工質(zhì)量。

3.2 增強數(shù)控車床精密加工性能

加工精度本身與數(shù)控機床的性能設(shè)定存在較大的關(guān)聯(lián)度，因此在優(yōu)化加工精度的方案中，優(yōu)化設(shè)備性能也是必要的參考方向之一。以德馬吉森精機數(shù)控機床系列CTXbeta800為例，其類屬于大加工區(qū)中的高精度數(shù)據(jù)機床設(shè)備。CTX系列定義了萬能車削領(lǐng)域的全新標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計令加工精度得以穩(wěn)定。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)更大加工區(qū)，而且無需增加機床占地面積。它增加的空間進一步擴充了該機功能，使該機能加工更大直徑工件和更有效排屑。數(shù)字驅(qū)動技術(shù)的加工精度更高，且在一體化主軸電機的控制下，完成了更為穩(wěn)定的削切性能。由于CTXbeta采用了絕對式位置傳感器，因此并不需要參考點回零的歸位偏差，也是保障加工精度的主要方式。

3.3 優(yōu)化加工精度誤差補償方案

由于加工方案的不確定性而產(chǎn)生加工精度的微小偏差，實質(zhì)上可以通過后期修補編程方案加以優(yōu)化。但是已加工部件如果直接丟棄也是一種額外浪費，基于此優(yōu)化加工精度誤差補償方案也是一項必要的改善措施和優(yōu)化方向。加工人員依據(jù)誤差補償方案，對已加工部件進行改良，在利用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)之后，降低誤差程度，方能控制和消解反向誤差的負面影響。此時，誤差補償方案更為可行，通過補償反向誤差優(yōu)化加工進度。目前行業(yè)普遍數(shù)控定位誤差為0.2mm之上，在其衡量范疇之中本身也存在誤差補償功能，需要通過編程方案予以優(yōu)化，借助相關(guān)軟件定位工件與對刀的契合度，才能消除反向縫隙，達到預(yù)期的加工精度。