摘要：在数控车床切削加工中，运动平稳性是影响零件加工质量的一个重要因素，也是评价数控车床性能的一个重要指标，提高数控车床切削运动的平稳性，是进给系统设计优化的关键点之一。阐述了数控车床切削运动平稳性的概念和作用，分析了影响数控车床切削运动平稳性的因素，并且提出相应的优化措施。

       关键词：数控车床；切削；平稳性

       近年来数控车床在我国得到了快速发展和普及，数控车床较普通车床在加工效率、加工精度等方面都有了很大的提高，并且保证了零件加工质量的一致性。数控车床切削运动平稳性是进给系统中影响加工质量的一个重要因素，而进给系统作为数控车床中的核心组成部分，数控车床切削运动平稳性也就会影响整体的零件加工质量。本文通过对影响数控车床切削运动平稳性因素的分析，旨在提出提高数控车床切削运动平稳性的措施。

      1 、数控车床切削运动平稳性概述

      数控车床切削运动平稳性主要是指数控车床在加工零件的进给过程中所表现出的整体平稳性能，如合理控制进给量、切削均匀等等。数控车床的核心组成部分是进给系统，也是有别于普通车床的重要特点，通过数控程序替代了操作人员控制车床的进给运动，从而也避免了操作人员在进给运动中对于平稳性的影响。但是并不意味着数控车床在切削运
动平稳性方面完全满足了需求，事实上，由于螺距等影响因素，依然使得数控车床在切削运动中存在着一定的平稳性问题[1]。首先，从切削力来看，数控车床的刀架处于X 轴，X 轴的切削力影响着进给量，同时主轴的旋转速度和Z 轴的进给速度也会影响着进给量。数控车床的进给系统主要控制的进给量为X 轴和Z 轴，在这两个方向上的切削运动平稳性主要是由进给系统本身的合理性影响的。而在主轴箱方面，数控车床同普通车床一样，其切削运动平稳性也来自于主轴箱的影响。在操作人员方面，虽然数控车床有数控程序控制的自动化进给系统代替了传统的人工操作，在一定程度上使得进给量更加均匀，提高了切削运动平稳性。但是操作人员在编程和操作方面也会对切削平稳性产生一定的影响，如程序的合理性、零件的装夹、对刀准确性等等。

       2、 数控车床切削运动平稳性影响因素

       2.1 主轴箱平稳性
 

       在主轴箱平稳性对于数控车床切削运动平稳性影响因素方面，事实上数控车床的作用机理同普通车床并无二致。数控车床同普通车床一样，依赖主轴的旋转进行零件加工，主轴的转速直接影响到进给量，同时主轴旋转的平稳性也就影响到了切削运动的平稳性。实际加工生产中，切削运动的平稳性一般被视为进给控制是否均匀，主轴箱运转的平稳性也就相应的表现为主轴旋转的平稳性，这本身是数控车床的一个重要性能[2]。主轴箱平稳性也反映出了数控车床在制造过程中的精度，例如主轴箱中的主轴和相关配件如果制造精度不佳，存在较大的配合间隙，那么就会影响到主轴箱的平稳性。同时，电机扭矩也是影响主轴平稳性的一个重要因素，主动电机在带动主轴旋转的过程中，电机扭矩会影响到切削运动中的进给量，并且也会影响到切削力。由此可见，主轴箱平稳性的影响因素主要在于两方面，分别是主轴箱的制造精度和相关零部件的质量，另一方面则在于电机扭矩的选择，在这一方面，我国也有着相关的技术标准。

       2.2 进给系统

       进给系统是数控机床有别于普通机床的重要特点之一，也是整个数控系统的核心组成部分，在切削运动中直接控制进给量。数控车床的进给系统所控制的进给方向为两个，分别是X 轴和Z 轴，为了保证切削运动的平稳性，一般要求进给系统应当均匀进给，并且在高速进给系统和低速进给系统方面也有着相应的不同。进给系统中对于切削运动平稳性的影响因素有很多，如传动副的摩擦力、传统系统刚度、传动比、传动间隙等等。在进给系统设计中，为了提高数控车床切削运动的平稳性，需要对于影响切削运动平稳性的这些因素进行相应的控制。但是其中的一些影响因素是无法完全消除的，比如传动副摩擦力、传动间隙等等。传动间隙是进给系统中必然存在的，传动间隙不但影响着切削运动的平稳性，还会影响到数控车床的使用寿命。因而传动间隙的控制并不是越小越好，而是应当控制在一个合理的范围内，从提高切削运动平稳性的角度来说，便是在保证数控车床进给系统正常运行和正常寿命的情况下，最大程度的降低传动间隙。

       2.3 编程操作

       编程操作主要是数控车床实际加工操作中，操作人员对于切削运动平稳性的一种影响因素。数控车床通过应用自动化、智能化的数控进给系统，在进给量控制方面已经最大程度的消除了操作人员影响因素，车削过程中的运动平稳性已经不再过于依赖操作人员的技能熟练程度和个人经验，并且也提高了车削精度。但是同样应当看到，数控进给系统的应用并不意味着完全消除了操作人员影响因素，虽然在车削过程中降低了人员影响，但是在车削开始前的一些环节中，操作人员仍是非常重要的一个影响因素。主要表现在操作人员所进的编程操作合理性，例如所设计的程序是否合理，进刀路径、进刀量、退刀路径、换刀等等，都会影响到切削运动平稳性[3]。特别是在一些较为复杂的零件加工中，编程是否合理、准确，在进给量和加工效率的平衡方面，会对切削运动平稳性产生更为显著的影响。在此之外，操作人员的零件装夹、对刀等辅助性措施，同样会对车削运动平稳性产生一定的影响。

      3、 提高数控车床切削运动平稳性的措施

      3.1 提高主轴箱平稳性

      首先，在提高数控车床切削运动平稳性方面，应当提高主轴箱平稳性，我国部分数控车床由于制造精度不高，主轴箱平稳性较差，主轴和相关零部件的制造精度较低，配合间隙较大，严重影响了数控车床切削运动平稳性。因而提高主轴箱平稳性，应当在数控车床的制造过程中，制定更加严格的标准，提高主轴和相关零部件的制造精度，降低配合间隙。在材料选择方面也应当更加合理，增强主轴箱的耐磨性，降低数控车床使用过程中所产生的损耗。同时，在数控车床的使用过程中，也应当做好相关的维护保养工作，特别是在主轴箱方面的维护保养。定期对主轴箱进行检修，如果发现主轴箱存在配合间隙和旋转不稳的情况，应当及时进行维修或者更换，防止由于主轴箱不稳定造成零件加工故障。在主动电机选择方面，对于扭矩的选择应当符合相关标准，一般而言，为了提高切削运动的平稳性，应当对于电机扭矩进行严格的控制，选择合理扭矩范围内的电机，特别是电机扭矩与X 轴的配合方面。

      3.2 优化进给系统
 

      在优化进给系统中，可以主要从以下几个方面入手。选择摩擦力较低的传动副，虽然传动副摩擦无法完全消除，但是应当尽量控制传动副摩擦，防止在进给运动中出现由传动副摩擦造成的加工精度影响问题。应当适当提高传动系统的刚度，可以缩短传动链，在车削过程中，有助于实现更加精确、均匀的进给。在合理的范围内，应当尽力消除传动间隙，传动间隙会对切削运动平稳性产生较大的影响，消除传动间隙也需要采用更加精密的零部件。进给系统的动力来源于伺服电机，选择合理的伺服电机也是优化进给系统的一个重要方面，伺服电机的功率、传动速度等都会对切削运动平稳性产生一定的影响。在滚珠丝杠副的选择方面，应当适当提高其承载能力，提高滚道硬度和耐磨性，并且要消除杂物对于滚道和丝杠副的影响。

     3.3 提高操作人员编程能力

     提高操作人员编程能力也是提高数控车床切削运动平稳性的一个重要方面，提高操作人员编程能力并不仅仅是掌握基本的编程知识和操作能力，在此基础上，应当对于数控车床的编程原理有着更深入的了解。数控车床的编程系统所控制的进给运动为X 轴和Z 轴，另一个控制因素为转速，这三个要素共同影响着进给量。针对不同的零件，在编程中对于
工序的设计可能并不一致，外圆切削、内圆切削、外面切削、倒角、打眼等各个工序环节的安排设计虽然有着一般性的规律，但是在实际编程操作中需要针对具体的零件加工情况进行改变。因而提高操作人员的编程能力，也就应当注重培养操作人员独立的工序设计能力，能够针对零件的加工要求，设计合理的加工工序，并且进行编程。在进给量控制方面，一方面应当保证切削运动平稳性，保证零件加工质量，另一方面也需要提高加工效率。需要编程操作人员在工序设计、转速设计、进给量设计与加工效率方面寻找较好的平衡。
 

      4 、结束语

     数控车床目前在我国机械加工领域已经得到了广泛的应用，数控车床在加工效率、加工精度等方面都有了很大的提高。数控车床切削运动中的平稳性同普通车床相比，既有相同点也有不同点，整体而言，其切削运动平稳性的主要影响因素有主轴箱平稳性、进给系统，以及操作人员的编程操作。为了提高生产效率和零件加工精度和加工质量，应当提高
主轴箱平稳性，优化进给系统并且提高操作人员的编程能力，以此提高数控车床切削运动平稳性。