基于数控车床加工精度的影响因素分析及应对策略探究
2019-4-28 来源：淮北工业与艺术学校 作者：顾宏
摘 要：随着科学技术的不断发展和创新，越来越多的先进技术和工艺应用到加工生产领域，促使生产效率和生产质量得到显著提升。数控车床作为一种前沿的加工技术，具有较高的加工水平和精度水平，对工件质量和性能具有决定性的影响。数控车床可通过计算机技术实现数字化控制，自动化水平较高，以其独特的优势被广泛应用在机械加工领域。但是，数控车床加工工艺繁琐，很容易受到客观因素影响，为机械加工埋下质量隐患。本文就数控车床加工精度的影响因素进行深层次探究，从多种角度来提出有效对策，以求保证加工质量和精准度，以求推动机械加工领域的发展。
关键词：数控车床；加工精度；影响因素；自动化控制
引言
数控车床作为一种先进的加工设备，在实际应用中可以带来巨大的经济效益和社会效益。数控车床加工中，对于产品质量的精度控制十分关键，尤其是自动化技术的应用，较之传统的加工技术而言优势较为突出，对新时期的数控车床加工精度提出了新的要求。在数控车床加工中，编程精度、伺服精度和插补精度直接关乎加工精准度。此外，数控车床在生产加工中，还会受到环境、制造和材料等多种因素的影响，车床施工偏差如果不能得到有效的控制，将直接影响到零件加工质量和精度，还有待进一步完善。
1、数控车床的工作原理
数控车床作为一种机电一体化产品，在实际应用中集合了众多的现代化技术，有助于提升加工生产效率和精准度。普通车床在零件加工中，操作者需要结合施工图纸来改变工件运动轨迹，新时期对工件的加工提出了更高的要求。在数控车床加工零件中，需要充分把握工艺参数和加工流程，通过数控语言编制加工流程，向伺服系统发布指令，实现零部件的自动化加工和制造。
2、数控车床加工精度的影响因素
数控车床加工过程中，影响因素较为多样，而伺服控制方法和精度高低，将在很大程度上影响数控车床加工精度，为后续的零件加工埋下安全隐患。就数控车床加工精度来看，影响因素主要包括以下几个方面：①车床几何误差；②车刀几何参数误差；③车床热变形误差；④伺服进给系统误差；⑤刀具磨损误差。
就这些车床加工精度影响因素来看，伺服进给系统误差和车刀几何参数误差是常见的因素，在一定程度上影响着部件的加工质量。当前我国的数控车床加工中，主要是通过伺服电机驱动滚珠丝杠来控制加工位置，而滚珠丝杠的传动误差，则是影响数控车床定位精度的主要因素之一。纵观当前我国的数控车床现状，主要是以闭环控制系统为主。在实际作业中，如果伺服电机丝杠反方向运动，不仅会影响到零件加工精度，还会由于空隙的出现导致数控车床空转，而这种误差很难避免[3]。受到外部作用力的影响，运动部件可能出现弹性变形现象，加剧数控车床误差问题的严重程度，无法有效控制数控车床加工精准度。
数控车床在零件加工中，车刀在预设的运动轨迹来切割零件。由于车刀的偏角和圆弧半径，在加工零件时会出现一定的尺寸偏差，而轴向尺寸变化量随着圆弧半径的增加而增加。所以，在零件加工中，轴向位移长度的变化取决于轴向尺寸的调整。在数控车床的零件加工中，需要综合分析轴向尺寸和位移长度，优化编制加工流程。需要注意的是，刀尖距、圆弧半径和零件中心高等参数，将直接影响到零件加工精准度，而数控车床的使用寿命同样取决于对这些参数的把握，其重要性不言而喻。
3、提升数控车床加工精度的有效措施
（1）优化数控车床的总体设计
在数控车床总体设计中，应该根据实际情况选择合理的生产策略，提升数控车床制造效率和精准度。从当前我国数控车床制造企业发展现状来看，主要是通过自行设计主机结构，外购关键的功能部件，这样不仅可以提升加工质量，还可以有效减少加工成本。与此同时，数控车床总体设计中需要保证变形应力均匀分配到每个部件上，这样可以避免出现刚度薄弱部件，改善车床变形问题.。
对于数控车床结构重心的调整，可以根据实际要求适当的降低重心高度，在不影响到数控车床制造质量的同时，还可以增加摆动模态频率。在保证结构刚度基础上，尽可能减小结构材料用量，有效控制机床重心。为了可以有效提升数控车床加工精度，通过对主轴系统热态特性优化设计，有助于改善传统工艺中的缺陷和不足，提升主轴系统设计合理性，尽可能改善主轴漂移现象，将误差控制在合理范围内。
（2）提升车床导轨几何精度
数控机床在制造中，应该对床身导轨几何精度进一步优化，明确高精度发展目标，优化车床身底座和导轨结构设计。对于全功能数控车床，可以选择斜床身形式进行设计，通过封闭式筒形结构，这样可以减轻自重，优化制造工艺。通过筒形结构，促使数控机床在切削负荷下，提升床身抗弯强度和刚度，获得可观的几何精准度。通常情况下，需要综合考虑移动速度，尽可能选择负载能力较强的导轨，优化数控车床加工工艺。此外，在高负荷切削条件下，提升数控车床精度，可以根据实际情况来选择镶钢滑动导轨副结构。将注塑材料用螺栓安装在钢导轨上，有助于改善钢导轨和底座导轨的间隙，优化工艺中的缺陷和不足，提升导轨加工精度，为后续加工质量提供坚实保障。
（3）误差补偿法误差补偿法
作为一种有效的系统补偿手段，可以将数控车床零件加工误差控制在合理范围内，通过误差补偿来提升加工精度。通过现代化技术，在降低数控车床加工偏差的同时，还可以获得高质量和高精度的零件。采用半闭环伺服系统数控车床，受到反向偏差影响，车床重复定位精度误差难以得到有效控制，影响到加工零件的精度和质量。基于此，通过误差补偿法，可以将零件加工误差控制在合理范围内，实现对零件加工误差的有效补偿。就当前数控车床定位误差来看，大多数保持在0.02 mm左右，不具备补偿功能，借助对应硬件和软件，实现工具的准确定位，尽可能消除其中存在的间隙。
在不影响数控车床低速单向定位的同时，有效对数控车床插补加工。而在这个过程中，对于反向问题，可以在确定间隙值的基础上插补处理，以此来满足零件加工需要。对于其他的数控车床，可以通过内置多个地址，用于数据的存储，实现轴反向间隙存储和补偿。改变车床轴运动方向，可以获取反向间隙值，有效补偿坐标位移，将偏差控制在合理范围内，提升工件加工精度，为后续的加工活动打下坚实基础。
（4）误差防止法
误差防止法是一种有效的预防方法，并非是对误差的治理，而是通过预防来避免误差的出现，或是将其控制在合理范围内。通过对机床的优化设计，综合分析可能出现的误差问题，尽可能将误差控制在合理范围内。诸如，根据加工需要来提升车床零部件的加工精度，对现有车床结构进一步优化，为后续的零件加工精度和刚度提供支持。此外，还可以对加工环境有效控制，优化加工工艺。但是需要注意的是，误差防止法同样存在一定的缺陷和不足，过分的提升数控车床精度，不仅会影响到产品质量，还会增加加工成本，不利于企业的长远生存和发展。
4、结论
综上所述，数控车床在生产加工中，还会受到环境、制造和材料等多种因素影响，如果未能有效控制车床施工偏差，将影响零件加工质量。因此，需要选择合理范围，对现有工艺进一步优化，改善其中存在的缺陷和不足，提升数控车床加工精度。
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