数控机床加工精度优化策略

期刊目录网机械论文发表2020-08-26 10:05关注(1)

　　随着数控机床在制造行业的广泛应用，其质量的影响因素不断增多。要提高制造行业产品的质量，必须控制数控机床的加工精度。基于此，文章分析了数控机床加工精度的影响因素，并提出相应的优化策略，旨在为数控机床的精度的提升提供一定的指导作用。

　　关键词：数控机床；加工精度；编程精度

　　随着机械制造业的发展，数控机床成为机械制造行业的革新。数控机床作为先进的加工仪器，它在制造业中得到广泛应用，不仅为制造行业带来了便利，还节约了大量的人力资源，同时创造出了更为丰富的社会经济价值。但与此同时，为了保证零件的精度，人们也对数控机床技术提出了更高的要求。数控机床作为制造业中的核心技术，其加工精度的控制直接影响产品的质量。随着制造业过程不断自动化，整个行业对制造产品提出了更高的需求，要保证产品的质量，就必须提高数控机床的加工精度。数控机床在制造零件的过程中，加工精度主要是由机床精度、编程精度、伺服精度和插补精度等因素共同决定的。除了这些因素，数控机床的制造加工精度还受到其他外界因素的影响，比如材料的质地、制造过程、安装水平、控制手段等。无论是外界因素还是内部因素都影响机床的加工精度，对制造业的产品质量有不可估量的影响。

　　1加工精度的影响因素

　　1.1编程精度

　　数控机床编程人员的编译原点的确定以及编程处理技术均对机床加工精度产生影响。首先，机床的编译原点确认会影响数控机床的加工精度。数控机床在工作时需要由编程人员根据加工零件的形状和特征进行坐标编译，如果原点编译不准确，就会导致整个加工程序出现误差，从而影响工件加工的精度。如此，在加工过程中，数控机床的编程人员要重点对数控机床的编译原点进行确认，而且要对加工零件的工艺进行校对，这样才能有效避免编译原点不准确带来的精度误差[1]。其次，编程的数据处理技术同样会影响数控机床的精度。如果数据处理不精确，就会导致工件在生产过程中出现误差，影响工件的加工精度。比如，相关人员在加工过程中不考虑工件自身的形状和尺寸，就会导致加工误差的产生，甚至会导致整个工件报废。对一些精度比较高，形状比较复杂的工件而言，编程人员应该要对其加工基准和计算基准进行校对，这样才能确保数控机床的精度得到提高[2]。

　　1.2机床精度

　　数控机床在加工过程中影响其精度的因素是多样化的，主要包括机床的几何误差、机床热变形误差、伺服进给系统误差。其中，伺服进给系统误差以及机床几何误差是常见的影响因素，在一定程度上影响着产品的质量。当前我国数控机床加工主要是通过伺服电机驱动滚珠丝杆来控制加工位置，如果丝杠的传动出现误差，就会影响整个机床定位的精度。因此在实际工作中，如果伺服电机丝杠反方向运动，不仅会影响到加工的精度，还会由于空隙的出现数控机床会发生空转现象，从而造成误差。其次，数控机床也容易受到外力的影响，进而使其运动部件出现弹性变形，使数控机床的误差问题加重。例如，数控机床在加工的过程中，刀具受到外力的影响，就会出现变形，进而会造成机床的几何精度降低，导致其加工出来的零件不符合规范，这被称作“让刀”，这也是机床精度出现问题的原因之一[3]。最后，数控机床的几何误差是由机床的导轨和机床的底座以及机床的其他结构所决定的。如果对机床的设计不够精确，就会导致机床在运行过程中增加自重，而影响产品的精度。例如，在设计过程中，选择负载能力较弱的导轨就会导致机床的加工工艺在高速移动的条件下出现精度问题。

　　1.3刀具参数

　　在数控机床的加工过程中，影响加工质量的因素有车刀尖、圆弧半径、主偏角以及车刀刀尖距零件中心的偏差等几何参数；这些因素都会影响零件的粗糙程度，同时还会影响刀具的使用寿命。例如，当主偏角偏大时，就会影响整个数控机床加工的精度。如此在数控机床运作过程中，对主偏角、圆弧半径、高度等参数进行控制，是十分有必要的。在控制刀具的角度参数时，要做到因刀而异。刀具作为数控机床中重要的部件，已随着数控机床的发展，种类日趋多元化，比如有外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀等，针对不同的刀具，其参数控制存在差异性。比如，外圆粗车刀的前角度数一般控制在0°～15°，外圆精车刀的度数控制在15°～30°。除此之外，在使用一段时间之后刀具会出现磨损严重的问题，从而导致在使用刀具时出现精度降低的情况，因此设定刀具磨损补偿参数，也是延长刀具使用寿命，提高数控机床加工精度的措施[4]。

　　1.4定位精度

　　数控机床的定位精度是指在运用数控机床控制部件时，其能达到的位置精度，它反映的是数控机床本身的精度，是数控机床区别于其他机床的特殊点。传统机床是通过手动给进，易造成人为误差；而数控机床误差是由数控系统以及机械运动本身引发的传动误差，因此可以通过运动部件来控制定位精度，其也是数控机床精度得以提高的关键因素。它与数控机床的几何精度一样，对数控机床加工产品的精细程度产生影响，也是通过对数控机床的切削产生影响来影响数控机床的精度。一台数控机床的精度水平在一定程度上可以运用数控机床的定位精确度来衡量。在控制数控机床的精度时，一定要对定位精确度进行检测，并实时进行控制，使数控机床加工质量得到保证。

　　2数控加工精度的优化策略

　　2.1增强编程数据处理技术

　　1）分析零件图，确定工艺过程，并且需要对零件的图样、形状、尺寸、精度进行分析，明确加工的内容与要求，确定加工方案、加工路线、切削参数以及刀具和夹具的选型。2）相关数值计算。要根据零件的几何尺寸和加工路线，计算出零件轮廓上的几何要素、基点、终点和圆弧的坐标。在编写程序的过程中，要计算相应的数值，根据几何尺寸和工艺路线以及设定的坐标系，计算加工轨迹，并得到相应的数据。3）刀具线路的设定会直接影响机床加工的质量，在设定刀具线路时要确保刀具的运行方向不会与数控机床产生间隙，促进线路运行在产品的轴向上，从而减少对数控机床精度的不利影响。4）制作控制机制。将编程完的程序在数控机床上作为参数，输入相关信息，并做好程序的校对和第一件物品的试刀。编写的程序和准备好的控制机制，必须经过校对和试刀之后才能正式使用。

　　2.2提升数控机床几何精度

　　刀具是数控机床加工零件时最重要的工具，选择刀具时必须考虑到它的耐磨、耐高温等参数，还要求刀具必须能承载一定的压力、冲击力及振动，在选择刀具时必须考虑零件的质量和生产工艺的使用。常见的机床刀具主要是由高速钢、硬质合金、陶瓷材料制作而成，不同材料的刀具有不同的特点，要根据相应的要求去选择刀具。除了选择好刀具外，还要合理控制刀具在加工时的几何角度，刀具的几何角度包括刀尖的圆弧半径、主偏角、刃倾角、前脚、后脚、副后角等，所以需要从多个角度控制刀具。即主偏角直接会影响到刀尖的强度和切面的形状；对刀尖的圆弧半径而言，圆弧半径越大，加工出的零件表面的粗糙度越低；对刀具的前后脚而言，机床刀具的前后脚越是锋利，那么它的表面就越细腻。数控机床的加工精度跟刀具有较强的关系，在选择刀具时必须对精度、磨损度进行把握，这样才能有效提高刀具的几何精度。除此之外，数控机床的几何精确度还受到切割速度的影响，速度过快会导致数控机床振动，从而对数控机床的几何精度产生影响。针对此种问题就要求在设计数控机床的过程中，必须使用钢制滑动导轨材料，并且在安装时要使钢制滑动导轨处在平面下方，再以填充物填满导轨和基座之间的缝隙，如此才能提高机床的几何精度。数控机床的导轨结合精度也需要提高，这样才能提高数控机床的整体几何精度。首先，要对机床导轨的几何精度进行计算和校对，如果数控机床为一体式机床，那么床身一般为斜床式，这样能保证机床的导轨精度达到标准。其次，还要注意数控机床本身的结构设计，以减少数控机床自身的负载能力和抗弯拉强度，这样在一定程度上能提高其精度。在选择导轨的滚珠时，要选择负载能力强的圆柱滚珠，这样能增加机床在高负载下的加工精度。

　　2.3提高刀具轴承加工精度

　　要对刀具的角度和材料进行合适的选择。在工业化不断深入的情况下，零件之间也从统一化变为标准化的特点，而数控机床所运用的工具也必须具有这些特点，才能提高刀具的轴承加工精度。虽然刀具本身就有较完善的材质，但要想保证数控机床的加工精度，必须对刀具进行科学的选择；在加工的过程中也要考虑到刀具的硬度以及耐磨性，比如现在运用最为广泛的刀具材质是合金和高速钢。要提高刀具的轴承加工精度，需要尽量使用一些零件来控制滑动轴承；还要选用耐磨性较好的轴承，从而保证机床的精度。要尽量减少机床内的热源，并且使热源远离机床的主轴；同时机床还要设置散热功能，比如采用金属加工液进行润滑并带走加工过程中的热量，进而降低设备和零件的变形程度。其次，还要注意轴承的转速和调整问题。比如调整中、小滑板镶条，使中间的间隙小于0.04mm，并且保证其移动平稳、轻便；选用功率适宜的机床，增强机床安装的稳定性。在数控机床的加工过程中还要考虑到刀具的刀点，刀点就是坐标系上刀具运动开始的点，这需要对对刀过程进行重视，对刀出现问题不仅会影响到加工零件的精确度，还会威胁到员工的安全，所以要特别注意对刀的控制。

　　2.4加强相关人员维护意识

　　数控机床的精度与生产质量、生产效率直接挂钩，高精度的数控机床是我国数控加工走向国际化的前提，是促进经济发展的途径。如此，数控机床的管理、维护也显得十分的重要。1）数控机床是创造价值的先决条件，因此相关企业必须认识到维护设备、保养设备的重要性。机床管理的好坏直接影响到数控机床能否正常运转，也影响到数控机床的精度和效用。2）相关人员要保证数控机床的合理运用。数控机床在现代制造业中扮演着重要的角色，它提高了机械设备的生产效率，但在使用过程中受到环境、空气、热源的影响，因此必须在日常工作中合理使用数控机床，这样才能避免机床出现故障。在使用过程中，也要加强对数控机床的重视程度，选择合适的场地，保证它的正确使用。数控机床容易受到外界的影响，因此，要有效避免其处在高温的条件和潮湿的环境中，而且相关人员要在熟悉相关操作规范之后再进行使用。3）相关人员要定期做好机床的水平度和机械精度的检查，并且做好校正工作。机械精度的校正方法有两种，第一种方法就是对系统的参数进行补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度的定点补偿、机床回参考点位置校正。第二种方法就是对机床进行维修，进行导轨修制、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙。

　　3结束语

　　要提高数控机床生产出的产品质量，必须重视数控机床的精度。数控机床作为制造业中重要的工具，它本身的零件系统也会影响到精度。如此，要从编程设计、编程数据处理技术方面做好防控措施，以提高数控机床的几何精度，完善数控机床的系统。并且要定期维护设备，使其正常运行，还要合理分析设备在应用过程中出现的精度问题，并且进行有效的校正，从而保证产品的合格率。

　　参考文献：

　　[1]菊昊,奚苗.数控机床加工精度的影响因素及优化策略[J].内燃机与配件,2019(18):95-96.

　　[2]王竹叶.数控车床加工精度的影响因素与控制策略[J].南方农机,2020,51(8):173.

　　[3]郑苇.数控机床加工精度的影响因素及改善措施探讨[J].南方农机,2019,50(24):160.

　　[4]任军亮.数控车床加工精度的影响因素及提高措施分析[J].时代农机,2019,46(7):33-34.

　　作者：陈伟

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