数控车床加工精度影响因素分析
2019-5-20 来源：丹东市技师学院 作者：解川一霖
摘要：随着数控车床制作工艺和技术的不断提高，其在机械制造业中得到了广泛的应用，由于数控车床的精度控制直接影响着加工机械产品的精度，因此引起了业界和学术界的重视和关注。本文以数控车床加工精度影响因素为研究课题，首先介绍了数控车床的工作原理和及其工作特点，然后详细分析了数控车床加工精度的影响因素，并提出了提高数控车床加工精度的方法和措施。
关键词：数控车床；加工精度；影响因素；方法
1、数控车床工作原理及其工作特点
1.1 数控车床的工作原理
数控车床是一种高精度、高柔性和高效率的自动化机床，其组成部分主要包括动力源、电子控制单元、机械本体、伺服系统和传感器等。其配备动力刀塔或者多刀位刀塔，加工的复杂工件包括直线圆柱、斜线圆柱以及各种螺纹、槽、蜗杆。其工作原理有别于普通车床，通过对零件图纸进行加工程序的编制，然后将编程系统输入CNC装置，然后CNC装置经过大量的数据运算和处理，把命令直接传输给伺服系统即执行机器，执行机器根据指令要求驱动机械本体各部件加工出零件图纸要求的零件成品。
1.2 数控车床工作特点
数控车床相比传统车床，有着以下几个方面的优越性能，第一，配备的动力刀塔或者多刀位刀塔能够实现复杂工件的加工制造；第二，高自动化，能够同时完成不同零件的加工制造，提高生产效率；第三，高精度，工作稳定性高；第四，高精密性，对于工作人员的专业素养要求较高。
2、数控车床加工精度影响因素分析
车床的加工精度一般受材料、安装、检测、环境以及制造工艺等诸多方面的影响，就其加工精度而言，一般由车的精度、编程精度、伺服精度和插补精度组成。在数控车床加工精度影响因素中，较为常见的是伺服系统驱动误差、车刀参数变化等方面影响数控车床加工精度，当然从数控车床加工精度的四个组成部分分析，每个组成部分出现问题都会对数控车床的加工精度造成影响，如车床本身几何误差、车床辅助性能下降等也是数控车床加工精度失控的主要原因之一。下面就两种常见的影响因素进行详细的分析：
2.1 车刀参数变化因素
数控车床的加工过程主要是在编程控制车刀对零件进行切削达到设计图纸标准完成的，在对棒料类进行车削加工时，由于其轴线尺寸以及车削加工的车刀本身存在主偏角和刀尖圆弧半径会存在一定的偏差，并且这个偏差与刀尖圆弧半径成正比，与主偏角成反比，所以在类似材料进行车床加工时，要根据加工器件的特点以及计算出来的准确误差数据进行程序编制，修正因为车刀刀尖圆弧半径、主偏角、刀尖与零件中心高度偏差造成数据车床加工精度出现的误差。
2.2 伺服系统驱动因素
伺服系统驱动因素造成数控车床加工精度出现问题，其具体过程包括数控车床的定位是有滚珠丝杠完成的，伺服系统是车床加工的驱动中心，滚珠丝杠通过伺服系统的控制完成指定位置的移动，而在这个移动过程中，会出现空运转现象导致的反向间隙误差，同时，数控车床在外力作用下完成传动状态会出现弹性变形，由于机床各部位受力不均衡导致弹性间隙进而引起加工控制精度的变化。
3、提高数控车床加工精度的方法
3.1 误差防止法
误差防止法主要是通过优化机床的构造，提前消除影响数控车床加工精度的因素，避免误差的出现。这种事先预防的方法能够很好地解决可能存在误差源的影响因素，但是误差防止法的应用需要结合数控机床改造成本以及数控机床系统和部件升级换代等方面的实际状况，避免因为对机床构造的优化加大企业的投入成本和改造不当造成的数控车床报废和难以升级换代的事情发生。
3.2 误差补偿法
误差补偿法主要通过数控系统的自我补偿功能，对车床坐标轴存在的误差源进行补偿，这种方法既能够通过硬件来实现，也可以通过软件来完成。如针对半闭环私服系统数控车床上的车刀变化因素引起的误差，对反向偏差进行补偿，通过编程的方法，或者通过相应的软件，实现对工件和刀具的定位，减少加工零件的精度误差。
3.3 做好数控车床的整体设计
在我国数控车床制造企业中，大多采用主机结构进行自行设计，重要功能部件外购，这样能够有效地降低车床的制造成本。因此在数控车床的整体设计中，一定要遵循等刚度的设计原则，避免因为刚度不均衡导致的车床局部结构变形过大的事故发生；另外，数控车床主轴系统的热态性能的设计中，由于车床热误差在制造完成后很难进行改进，因此需要在设计阶段给予充分的重视，在主轴系统的设计中结合好“热对称”理论，讲最容易出现误差源的零件放置在热对称面上，消除因为箱体发热造成的零点漂移现象。
4、结语
数控车床作为一项集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的机电一体化设备。其能够加工各种复杂工件，推动了复杂器件批量化生产的发展步伐，既提高了制造企业的生产效率，同时也为企业到来了巨大的经济效益。随着生产过程自动化的飞速发展，提高了数控车床的工作效率，相应的也对加工精度也提出了新的要求，因此，确保每个组成部分的精度控制，熟练掌握数控车床的操作技巧，才能够保障机械器件的性能，为社会生产出性能优越的生产产品和生活产品。
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