数控机床加工精度提高技术的进展及存在的问题
2020-9-16 来源：焦作市技师学院 作者：张 娜
摘 要：在机械加工中，很多情况下都会选择使用数控机床来进行零部件的加工， 所以对数控机床的精度要求在逐步地提升。以实际生产情况作为出发点，重点分析数控机床加工精度提升的技术手段，同时分析所存在的缺陷和不足。
关键词：数控机床；加工精度；提高技术；问题
在目前的机械加工领域内， 人们对于加工精度的要求是非常高的。而对于一些超级工业强国来说，他们已经不能满足于精密加工的要求， 而逐步将高精密加工作为研究和发展的方向。当前很多工业发达的国家，已经将加工的精度从微米级提升到亚纳米级， 甚至有些国家已经提升到纳米级。对于现代数控机床来说，为了能够促进加工精度的提升， 除了应该进行数控机床的基础结构性能的提升，保证热稳定性满足要求，同时还应该从系统软件方面来进行研发和应用， 从而可以使得其加工精度更高，比传统的机床有很大的提升。
1、提高数控机床控制精度的发展情况分析
（1）提高数控机床系统控制精度：采用高速插补技术，使用微小程序进行精确控制，在连续进给中使单位精细化，在位置检测装置上采用更高的分辨率设备，进而可以提高位置检测精度（日本已开发装有 106 脉冲 ／转的内藏位置检测器的交流伺服电机， 其位置检测精度可达到 0.01 μm／ 脉冲）， 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。
（2）采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术， 对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究表明，误差补偿技术在提高数控机床精度方面有明显的作用，开发潜力很大。
（3）采用网格解码器：检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下完成多种加工任务， 并保证零件的加工质量，提高总体的加工技术水平。
2、影响数控机床加工精度的因素分析
2.1 机床自身对加工精度的影响
（1）进给机构。滚珠丝杠是数控机床中非常重要的结构组成部分，其对于加工精度的影响是比较直接的。因为加工设备在生产、制造等环节中，自身就会存在一定的误差，要想从根本上消除这些误差，应该有效地控制丝杠导程对系统脉冲当量的影响。
进给机构的机械传动机构主要是减速齿轮、 联轴节、滚珠丝杠副、支承轴承等。 这些部件在安装中会存在间隙， 相互作用之下在运动中对精度造成过大的影响，直接造成整个设备加工无法达到标准的要求。
(2) 编程误差。 一是插补误差的影响。 插补运算环节，设备在运行中会存在随机误差，如果累计超出规定限值，就会导致机床的位移、定位都存在较大误差，加工精度也会受到影响。二是编程逼近误差的影响。在进行零件轮廓编程的过程中， 可以选择使用列表曲线逼近的方式，此时会导致逼近误差值不能有效的控制，进而导致出现加工误差。
2.2 气温和工艺系统热变形对加工精度的影响
（1）气温对加工精度的影响。 根据自然规律分析，温度变化极易导致金属出现热胀冷缩的情况， 进而使得其结构尺寸发生一些微小的变化， 从而在加工中产生误差。
（2）工艺系统热变形对加工精度的影响。在机床加工环节，因为零部件之间相互作用而摩擦生热，造成内部的各个部件会热传导不平衡使工件变形， 已经调整好的位置也会发生变化，工件和刀具运行准确性比较差，进而导致加工精度难以满足实际运行的要求。
3、数控机床加工精度提高技术所存在的主要问题
经过大量的研究和试验分析， 考虑到实际加工中所存在的问题和不足， 通过使用误差补偿技术来提升数控机床的加工精度，是非常有必要的，也能够产生比较好的效果， 对于现代数控机床的加工有着极为重要的意义和价值。 但是结合国际上生产企业的实际情况来进行分析，该技术还没有应用到实践中，这主要是因为还存在以下几个方面的问题。
（1） 误差补偿技术还没有研发出一种通用的数控机床空间建模分析方法， 所以很多数学模型都不能应用到相同型号的机床来进行分析， 使得总体应用效果比较差。
（2）误差参数识别技术还缺乏完善性，在具体的误差识别中有着很多的问题和不足。
（3）误差补偿的实现效果会受到硬件系统的影响，因此导致其无法正常应用，技术升级效果比较差，如果进行技术改造，则会投入较多的资金和成本，且非常复杂。
（4）企业自身的经济实力比较差，投入资金量也比较少，不能有效地研发出高水平的补偿技术，所以也就无法直接应用到数控机床控制领域， 极大地影响数控加工技术的发展和进步。
（5）有些加工误差与加工对象存在直接的关系，比如零部件的材质不同、 材料自身存在质量缺陷或者零部件设计缺乏合理性， 都会导致其加工精度受到比较大的影响。
4、结语
数控机床加工技术已经比较成熟， 但是加工精度方面依然有着很多的问题无法彻底地解决。 从这个角度出发，我们需要积极地总结经验教训，及时发现技术方面存在的缺陷和问题，完善技术体系，将先进的加工精度提升技术应用到实践中， 促进数控加工工艺的发展和进步。 很多厂家已经研发出高精度的数控加工机床， 如上海机床厂有限公司成功开发出具有自主知识产权的“纳米数控磨床”，为我国数控领域的发展起到了非常大的促进作用。 在未来的发展中， 相信我国数控机床技术一定会得到很大的提升， 达到世界先进水平，推动我国机械制造领域的全面发展。
参考文献：
[1] 何宝 旭.数 控 机 床加 工精 度 提 高技术的 进 展及其存在的问题[J].营销界,2019(21):171.
[2] 梁杰.数 控机 床加 工精 度 提 高技术的 进展及存在的问题[J].时代农机,2017,44(4):40，42.
[3] 刘雷.数 控机 床加 工精 度 提 高技术的 进展及其存在的问题[J].民营科技,2017(1):46.
[4] 王 飞 .数 控 机 床加 工精 度 提 高技术的 进 展及其现状探究 [C]//管理 科 学和工 业 工程 协 会.探索 科 学 2016 年 6 月 学 术研 讨,
2016:198.
[5] 李 小 彭,刘 春 时,马 晓 波,等.数 控 机 床加 工精 度 提 高技术的进展及其存在的问题[J].组合机床与自动化加工技术,2010(11):
1-4.
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相关信息
