張 瑞

（安徽省蕪湖市煤田地質(zhì)第二勘探隊，安徽 蕪湖 241000）

數(shù)控車床的出現(xiàn)和應用不僅改變了加工生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)加工形式，促進了生產(chǎn)效益的提升，并且對于經(jīng)濟效益的提升也起到促進作用。在自動化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)融合應用的前提下，也再次對其加工精度提出了更高的要求。因客觀因素對加工精度的干擾會造成生產(chǎn)質(zhì)量的下降，如編程精度、位置精度、伺服精度等出現(xiàn)誤差，將會影響整體加工質(zhì)量，若不及時進行處理和改進，那么為生產(chǎn)企業(yè)所帶來的就不僅僅是經(jīng)濟損失了。因此，必須加強對數(shù)控車床加工精度的保障，完善數(shù)控車床的質(zhì)量控制。

1 數(shù)控車床的相關(guān)概述

1.1 數(shù)控車床的組成

數(shù)控車床的構(gòu)成共包括四個部分，分別為：

1.主機系統(tǒng)，這是完成機械加工的關(guān)鍵，也是數(shù)控車床的主體，其由幾個基礎(chǔ)加工部件組成，如主軸、立柱等，作用是切削工件。

2.數(shù)控編程系統(tǒng)，是機械加工處理的核心，以相應硬件設(shè)備為基礎(chǔ)，將機械加工處理中的一些數(shù)據(jù)、參數(shù)輸入并存儲其中，然后經(jīng)過軟件程序進行數(shù)據(jù)、參數(shù)的分析，并發(fā)出一些控制指令執(zhí)行操作。

3.驅(qū)動系統(tǒng)，為數(shù)控車床的加工提供動力，沒有驅(qū)動系統(tǒng)做支撐就很難完成機械加工，一般驅(qū)動系統(tǒng)也分為幾個關(guān)鍵的組成部分，如主軸電機、主軸驅(qū)動結(jié)構(gòu)、進給結(jié)構(gòu)等，而且驅(qū)動系統(tǒng)的運作還需要伺服系統(tǒng)提供支撐。

4.加工輔助系統(tǒng)，主要為數(shù)控車床的加工運行提供輔助，如噴射機構(gòu)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、排屑機構(gòu)等都屬于加工輔助系統(tǒng)的組成部分，一般負責給予照明、冷卻和排屑等輔助作用。

1.2 數(shù)控車床的工作原理

數(shù)控車床的基本工作原理是按照加工需要將數(shù)控編程系統(tǒng)設(shè)置為可行程序，輸入相關(guān)參數(shù)信息經(jīng)程序做處理后傳輸至伺服系統(tǒng)和可編程程序控制器，由其將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)化為執(zhí)行指令，主機系統(tǒng)收到指令后依據(jù)其要求開展對工件的加工處理，之后即可獲得處理后的工件。數(shù)控車床的自動化加工處理過程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是參數(shù)的輸入、加工程序的編制，只有程序完整可行、參數(shù)準確，才能確保加工的質(zhì)量。

1.3 數(shù)控車床的特點

數(shù)控車床的特點主要表現(xiàn)在以下幾點：一是數(shù)控車床自動化程度高，現(xiàn)代數(shù)控車床中所運用的構(gòu)件和技術(shù)都較為先進、智能，有效降低人工操作強度，提高加工效率，體現(xiàn)明顯的自動化特征；二是數(shù)控車床對操作員工的能力要求較高，自動化加工處理過程的技術(shù)性、專業(yè)性突出，只有綜合能力水平高的操作人員才可以保證數(shù)控車床的順利運行；三是數(shù)控機床縮短加工處理時間，用自動化程序代替人工處理方式，在操作與調(diào)整等工序中以更高的效率完成加工任務，大大減少了工件的加工處理時間。

2 影響數(shù)控車床加工精度的因素分析

2.1 位置誤差的影響

位置誤差是數(shù)控車床加工中出現(xiàn)概率較多的誤差形式，因為產(chǎn)品加工對細節(jié)的要求是比較高的，一旦某一位置出現(xiàn)偏差必然會影響到其加工精度。從加工生產(chǎn)實際來看，位置誤差一般指的是理想位置的變化和偏差程度的變化，如機械工件的軸和預期理想位置存在偏離、對稱平面存在偏離以及垂直度偏差等，都直接影響到加工的規(guī)范性。導致位置誤差出現(xiàn)的原因通常是生產(chǎn)機械設(shè)備在傳動時發(fā)生變形或出現(xiàn)間隙、摩擦過重，造成生產(chǎn)機械設(shè)備的部分結(jié)構(gòu)部件參數(shù)不符合標準范疇，繼而在加工過程中直接影響加工質(zhì)量[1]。

2.2 伺服系統(tǒng)的影響

數(shù)控車床的實際運作與其伺服系統(tǒng)有著緊密聯(lián)系。數(shù)控車床主要就是在伺服系統(tǒng)的驅(qū)動下完成的生產(chǎn)加工，即伺服系統(tǒng)對滾珠絲杠施加控制，而滾珠絲杠又對數(shù)控車床施加定位，以此保證其正常運作。當滾珠絲杠在傳動過程中出現(xiàn)誤差，那么就會直接影響數(shù)控車床的定位，繼而影響其運作精度和加工精度。結(jié)合當前實際加工生產(chǎn)來看，半閉環(huán)控制形式的數(shù)控車床（見圖1 所示）是應用最廣泛的，其可以實現(xiàn)對伺服系統(tǒng)的有效控制。在此系統(tǒng)下進行產(chǎn)品生產(chǎn)加工，伺服電動機對絲杠進行逆向運作控制，這個環(huán)節(jié)則存在空運轉(zhuǎn)的幾率，當絲杠發(fā)生空運轉(zhuǎn)后就會造成誤差問題，即反向間隙偏差，影響加工精度。而且，數(shù)控車床在此系統(tǒng)控制運行下，容易遭到外力作用的加持而導致彈性形變，繼而影響其加工過程中的受力分布，產(chǎn)生一定誤差，也影響其加工精度。

圖1 數(shù)控車床半閉環(huán)控制系統(tǒng)

2.3 刀具參數(shù)的影響

數(shù)控車床在對產(chǎn)品進行加工生產(chǎn)的運作過程中，一般會應用車刀來實現(xiàn)對工件的切削處理，具體切削是根據(jù)產(chǎn)品的標準而定的，所加工制成的產(chǎn)品需要符合相應的規(guī)格要求。然而，因車刀長時間應用后其主偏角與刀尖圓弧半徑對比最初安裝時會出現(xiàn)一些偏差，這種誤差在可接受范圍內(nèi)通常不會影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量，但若其偏差越來越大超出可控范疇，如主偏角逐漸縮小，則會對產(chǎn)品的加工精度造成嚴重影響。對此，在優(yōu)化數(shù)控車床加工精度時應綜合考慮到刀具參數(shù)的影響[2]。

3 提高數(shù)控車床加工精度的有效方法

3.1 改進數(shù)控車床的設(shè)計工作

因位置誤差而造成的數(shù)控車床加工精度問題需從設(shè)計環(huán)節(jié)進行改進完善，優(yōu)化數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)，保持各部件的安裝精度，從而才能確保其加工生產(chǎn)的精度。依據(jù)數(shù)控車床的應用途徑進行分析，明確其生產(chǎn)加工的實際需求和周圍環(huán)境，再對機械設(shè)備不同位置的功能部件和結(jié)構(gòu)進行改進，尤其是主體結(jié)構(gòu)在設(shè)計時要盡可能把重心高度降低，這樣可以避免長期加工帶來的位置變化誤差。同時，對于數(shù)控車床結(jié)構(gòu)部件的強度也要進行嚴格把控，在不影響剛度的基礎(chǔ)上盡量降低結(jié)構(gòu)材料使用量，控制結(jié)構(gòu)和部件的制造質(zhì)量，防止在加工過程中出現(xiàn)磨損、位置偏離等情況。切實優(yōu)化改進數(shù)控車床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，增強其設(shè)計合理性與科學性，能夠有效規(guī)避誤差影響，進而提高數(shù)控車床的加工精度。

3.2 科學修正伺服系統(tǒng)的誤差

數(shù)控車床運作中伺服系統(tǒng)的運行是非常關(guān)鍵的，因其誤差的存在會直接影響產(chǎn)品加工精度與質(zhì)量，因此要加強對伺服系統(tǒng)誤差的科學修正，規(guī)避其誤差的出現(xiàn)，以此提高產(chǎn)品加工質(zhì)量。伺服系統(tǒng)誤差出現(xiàn)后最容易影響產(chǎn)品直線、產(chǎn)品圓弧位置的標準性，對這些誤差進行修正需進行全面考量。一是對于產(chǎn)品圓弧面的加工處理，伺服系統(tǒng)進給軸位置的開環(huán)增益需保持一致，盡可能提高開環(huán)增益，讓圓弧面得到更好的處理，能夠避免因處理誤差而影響加工質(zhì)量。二是對于產(chǎn)品加工中速度誤差的分析，因加工運作中刀具在啟動后是持續(xù)高速運轉(zhuǎn)的，當其被停止后會存在一些時間的滯后狀態(tài)，這一速度誤差的存在會影響產(chǎn)品圓弧位置的加工品質(zhì)，因此在速度和運作時間控制上要進行一定的合理調(diào)整，以免影響圓弧部位的加工處理精度[3]。三是進給軸位置的開環(huán)增益不同，當差異過大時會對加工精度產(chǎn)生影響，對此則需盡可能保證進給軸軸線的角度和運動方向的角度保持在45°，縮小其誤差，達到提高加工精度的目的。

3.3 增強數(shù)控車床的整體性能

數(shù)控車床隨著科學技術(shù)的發(fā)展而在不斷改進，對加工質(zhì)量和加工效率提出了更高的要求，從其性能結(jié)構(gòu)方面來看，在改進的同時也存在許多需要注意的問題，因車床底座的規(guī)格越來越大，要求底座必須具備較強承載力，且導軌精準度也要進行提升，因而數(shù)控車床的整體性能要隨之強化，否則將影響加工精度。提高數(shù)控車床的整體性能，要進一步優(yōu)化降低車床底座的重量，將鑄件更換為斜床造型，增加數(shù)控車床的抗彎能力與抗扭能力，提高其整體安全性與穩(wěn)定性，保證底座承載力的平穩(wěn)。提高數(shù)控車床的整體性能，要統(tǒng)一刀具標準和參數(shù)，通常而言，為確保數(shù)控車床對車刀的應用需求會設(shè)置相應的刀具庫，按照規(guī)格、材質(zhì)和性能將其進行分類整理，并通過自動換刀裝置可以優(yōu)化其切削效果。因刀具參數(shù)影響切削效果，需結(jié)合實際加工需要對車削方式進行調(diào)整，以保證車削的精準度，從而提升數(shù)控車床的加工精度。

3.4 合理選用誤差補償?shù)姆绞?/h3>

數(shù)控車床加工中需要重點關(guān)注的兩種誤差是逼近誤差和圓整誤差，這兩種誤差對于運作加工精度有著較大的影響，逼近誤差指的是精密零件生產(chǎn)中因編程問題而引起的誤差，基于近似算法計算所生產(chǎn)零件的外形規(guī)格，對于不規(guī)則處則按照近似法進行計算，由此構(gòu)成模型，這一過程中由于實際操作差異的可能性，而出現(xiàn)誤差影響加工精度。對此，則可以通過合理選用誤差補償?shù)姆绞竭M行控制，從硬件和軟件兩個方面著手，通過增強硬件機械設(shè)備精度實現(xiàn)硬件補償，以及通過升級軟件控制系統(tǒng)實現(xiàn)軟件補償，結(jié)合應用兩種補償方式可以進一步降低誤差帶來的加工精度影響。在選擇應用誤差補償方式時，其前提是要根據(jù)實際情況全面分析經(jīng)濟效益，了解數(shù)控車床加工中的各種問題，對數(shù)控車床進行技術(shù)升級改進。同時，對于技術(shù)的應用效益也要開展相應的分析，評估技術(shù)應用過程中對數(shù)控車床加工時可能造成的影響，判斷產(chǎn)品加工單元與整體加工之間的聯(lián)系，對技術(shù)進行標準化升級，由此提高數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能，滿足生產(chǎn)加工的需求[4]。為確保數(shù)控車床加工精度得到進一步提升，在實際加工生產(chǎn)中也要對一些細微環(huán)節(jié)進行嚴格把控，加工生產(chǎn)之前調(diào)試各個機械設(shè)備，對所應用的技術(shù)、工藝等開展可行性分析，確保生產(chǎn)機械設(shè)備符合標準且足夠穩(wěn)定后再進行下一步操作加工。如當?shù)毒吣p嚴重時要對其進行更換，零部件松動時要及時進行加固等。另外，為了更快速地找到誤差問題所在，以及掌握誤差補償措施的實際運用效果，按照動態(tài)監(jiān)控方式對數(shù)控車床進行監(jiān)管，可以實現(xiàn)對誤差的及時處理，從而能夠有效提升數(shù)控車床的加工精度。

3.5 進一步提升自動編程水平

數(shù)控車床的運行是依照提前設(shè)定好的程序而進行的，從數(shù)控車床的加工原理可知加工程序的編制非常關(guān)鍵，若程序編制出現(xiàn)失誤則必然會影響到加工精度，因此為提高數(shù)控車床加工精度則必須重視自動編程水平的提升。在加工程序的編制過程中，編程人員要先確定原點位置，按照統(tǒng)一的編程基準和工藝基準明確原點。在原點確定之后，需進一步明確參數(shù)計算方法，設(shè)置與數(shù)控車床加工處理相符合的計算方法與程序，以此保障計算精準，奠定加工精度的基礎(chǔ)。在加工程序編程過程中也要對工序進行合理安排，結(jié)合實際需求詳細分析零件加工的精度標準、剛性要求和變形范圍等，分別按照精加工和粗加工兩種不同處理操作確定適合的比例，并綜合考量加工處理順序。此外，還應提高操作人員的綜合技術(shù)能力水平，因數(shù)控車床操作過程中涉及多個環(huán)節(jié)，自動編程是操作人員必須掌握的能力，因此若想提升其編程水平，保障加工精度，則需定期組織開展對操作人員、技術(shù)人員的培訓，不斷強化操作隊伍的總體水平，實現(xiàn)更好的工作協(xié)調(diào)，也有助于加工問題能夠得到及時解決。

4 結(jié)語

綜上所述，當前我國生產(chǎn)力快速發(fā)展的背景下，數(shù)控車床所起到的作用不容忽視，作為一種創(chuàng)新型的加工技術(shù)，運用自動化、數(shù)字化的數(shù)控車床開展加工能夠強化生產(chǎn)效果。而因位置誤差、伺服系統(tǒng)、刀具參數(shù)等因素的影響，導致數(shù)控車床的加工質(zhì)量受到影響。因此，生產(chǎn)加工企業(yè)在實際應用數(shù)控車床進行加工生產(chǎn)時應積極改進其設(shè)計，科學修正伺服系統(tǒng)誤差，增強整體性能，并合理選擇給誤差補償方式，以此降低加工過程中誤差的出現(xiàn)概率，提高加工精度并保障生產(chǎn)質(zhì)量，有助于推動加工生產(chǎn)領(lǐng)域的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。