浅谈影响数控车床加工精度的因素及应对措施
2020-4-24 来源： 烟台船舶工业学校 作者：王瑜
摘要 ：数控车床加工精度影响因素较多，本文结合实例对此进行了总结，并分享了实例中的处理方法，同时就日常数控车床加工操作，提出了一些操作技巧，仅供参考。
关键词： 数控车床 加工精度 因素
一、加工精度异常实例分析
1.1 案例一
1. 现象。某采用 Frank 系统的立式加工中心，在连杆模具加工过程中，垂线 Z 轴进给异常，出现 1mm 切削误差，即 Z 方向过切。
2. 诊断与处理。在手动输入数据方式下，各个轴运动正常，回参考点也正常，排除了电气控制部分的硬件故障。随后检查故障发生时运行 加工程序段，尤其是刀具补偿，坐标系的校对和计算。在点动方式下，诊断 Z 轴工况，发现 Z 轴向上的工况存在噪音，尤其是快速点动时，噪音非常明显，据此可分析出可能存在机械方面的问题。检查 Z 轴精度，使用手摇脉冲发生器移动 Z 轴，1*100 档位，结合百分表检查Z 轴工况。当 Z 轴保持正常运动状态后，正向运动每一步的实际距离都为 0.1mm，说明定位精度良好。而在反向运动时，发现运动距离出现波动，表现出反向间隙，无论怎么补偿都存在波动，而且在补偿中发现，间隙补偿越大，在反向运动初期阶段波动越大。分析判断可能是电机存在异常，或是机械有故障，还可能是丝杠有间隙。于是分离电机和丝杠分开检查，发现电机运动正常。而检查机械部分时发现确实存在故障，拆开设备后发现轴承有磨损，且部分滚珠脱落。更换后恢复。
1.2 案例二
1. 现象。同样是 Frank 系统的加工中心，在 X 轴上精度异常。误差范围 0.008~1.2mm。
2. 诊断与处理。经检查工件坐标系已经按照要求设置好。按照设置好的坐标系运行程序，记录运动后的机械坐标值，然后转为手动模式，输入数据运行程序，待运动结束记录坐标值，对比两个坐标值发现存在 0.352mm 的距离误差。反复进行比对试验，发现每次运动后的坐标值都不一样。比对百分表发现记录的坐标值与实际位置误差基本相同。认为可能是 X 轴重复定位存在较大误差，进一步检查 X 轴定位精度和反向间隙，并对于产生的误差进行补偿，发现不起作用，进而认为可能是系统参数或光栅尺存在故障，但是系统未给出报警信息，无法确定原因，因此，进一步检查发现，
当 X 轴去除使能后，垂直方向上的主轴箱下落，产生了误差。至此基本可以确定为程序的控制逻辑有问题，导致加工精度异常。进过调整程序，先加载使能，然后松 X 轴，使松开 X轴的控制正常，而在夹紧 X 轴时，先夹紧，然后去除使能。
经过调整控制逻辑后，故障得以解决。
总结起来，主要有五个方面，包括进给单位改动或变化即伺服进给系统有误差；车刀几何参数异常；车床位置误差；刀具磨损误差；车床热变形误差等。其中很多因素可以通过对车床的正确操作来降低影响。
二、数控车床加工操作技巧
1、编程。1. 编程逻辑。先根据产品的精度要求，在编程时考虑先粗车，后精车，这样做可以很好的保证精度。同时先钻孔然后再端平，这样能够防止出现缩料。考虑到小公差工件表面容易被划伤或是变形，考虑先大公差后小公差。如此根据上述的工件加工顺序，确定编程逻辑。2. 按材料确定转速、进给与切深。如碳钢材料，1Gr11 设定高转速、高进给与大切深，参数分别为 S1600，F0.2，2mm；又如硬质合金，GH4033，参数设定为 S800,F0.08，0.5mm。再如钛合金，Ti6，转速 S400，进给 F0.2，切深 0.3mm。
2、对刀。对刀方法有两种，机外对刀和机内对刀。机外对刀，可以利用刀具预调仪进行对刀，还可以试切法对刀。在具体的对刀中如果没有对刀仪，可以先确定零件断面中心点，以该点为对到点，设零点，机床回原点后，每一把要用到的刀具，都以该点为零点对刀。当刀具接触零件端面，输入 Z0 测量，此时刀补值自动记录下数值，Z 轴对刀完成。X轴对刀利用试切对刀，对工件进行微量切削，测量被切削的数值，比如切削 X 轴为 20mm，那么输入 X20，刀补值记录，完成对刀。这种方法需要操作人员的经验丰富。
3、调试。编程与对刀完成，在进入零件加工前，应当进行试切调试。检查程序和对刀可能出现的错误。可进行空行程模拟，方法是在坐标系中将刀具整体向右平移工件长度的 2~3 倍，开始模拟，确定程序和对刀是否有误。确定无错，再开始工件加工。完成首件后进行自检，与专业检测，确认合格后调试完成，可进入生产。
4、加工。调试阶段出来的首件合格零件，并不代表在批量生产中都保证合格，因为加工材料时，必定会使刀具磨损，只是材料不同磨损程度不一而已。因此加工过程中需要随时测量，随时检查，及时调整刀补值，确保加工工件合格。
结束语：数控车床加工精度会受到多方面因素影响。在实际的操作中可能会由于控制程序、机械磨损等情况导致出现误差，降低工件精度。因此在日常的车床操作当中需注意很多细节，掌握一些技巧，将产生误差因素的影响降到最低。
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