數(shù)控機床加工精度存在問題的分析及研究

1、    數(shù)控機床加工精度存在問題的分析及研究    邵勇摘要：隨著數(shù)控車床的逐漸普及和廣泛應(yīng)用，使其經(jīng)濟效益極大的凸顯出來，特別是對精密零件的檢測、診斷等方面的技術(shù)和手段革新，同時也給數(shù)控機床的維修調(diào)試工作帶來了一定的挑戰(zhàn)。數(shù)控車床在實際操作使用過程當中，因為受到外界諸多干擾因素的影響，會使得精密零件出現(xiàn)形變，導(dǎo)致形狀位置尺寸和粗糙度值等超差，這也造成數(shù)控車床的精密度受到一定程度的影響。本文針對數(shù)控車床精密零件加工及檢驗方法加以研究和分析，以期能夠為相關(guān)問題的研究提供一些有價值的參考和借鑒。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工精度；零件檢驗隨著我國數(shù)控車床的使用范圍逐

2、漸擴大，應(yīng)用日益廣泛，也創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟價值，同時其在我國機械制造業(yè)當中占有重要的地位，在推動我國工業(yè)化進程當中發(fā)揮著重要的作用。近些年來，我國現(xiàn)代化機電控制技術(shù)蓬勃發(fā)展，計算機集成制造系統(tǒng)（cims）使得數(shù)控車床技術(shù)逐漸朝著智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。一、數(shù)控車床的優(yōu)點第一，相對于傳統(tǒng)車床而言，數(shù)控車床具有更好的剛性，具有更高的加工精度，具有更加穩(wěn)定的加工質(zhì)量?？梢詫崿F(xiàn)更加精確的人工補償和自動補償，因此數(shù)控車床可以加工那些對工藝要求更加精密的零件。數(shù)控車床可以使用指令代碼，對刀具的使用、主軸的轉(zhuǎn)速以及進給的速度等方面進行設(shè)定。數(shù)控車床的系統(tǒng)通過數(shù)字程序的指令對機床的主軸啟動、停止、速

3、度改變等進行控制。在整個對精密零件的加工過程當中，不需要任何人為操作，均由數(shù)控車床自動完成，最大程度的減少人為操作造成的誤差。第二，數(shù)控車床有良好的經(jīng)濟價值。如果利用數(shù)控車床加工小批量或者是單間的精密零件，既能夠節(jié)省加工時間，還能夠大幅度縮減精密零件調(diào)整和檢測的時間成本，進而節(jié)約生產(chǎn)成本。此外，使用數(shù)控車床加工精密零件，還能夠節(jié)約制造成本。由于數(shù)控車床技工的精密度非常高，其加工質(zhì)量好、加工效率高，可以有效降低精密零件的報廢率，有效減少生產(chǎn)成本。除此以外，數(shù)控車床還具有一機多用的功能，因此數(shù)控車床看似價格非常昂貴，但是卻有著非常高的性價比，使用數(shù)控車床能夠獲得非常良好的經(jīng)濟收益。二、數(shù)控車床加工

4、精密零件的特點（一）數(shù)控車床加工的精密零件表面粗糙度好數(shù)控車床可以加工表面粗糙度較小的精密零件，其原因在于數(shù)控車床床身具有較大的剛性和強度，此外，數(shù)控車床可以實現(xiàn)恒線速度切削。也可以使零件多個加工面的精密度均能夠有效保障。數(shù)控車床在加工精密零件的過程當中，零件圍繞固定的軸線旋轉(zhuǎn)，多個零件表面都有著同樣的回轉(zhuǎn)軸線，因此可以保證零件在加工過程中多個表面同軸度的標準。如果是在傳統(tǒng)的車床上進行加工精密零件，會造成精密零件不同端面的粗糙度不相同。如果使用數(shù)控車床，能夠采用最優(yōu)的線速度對端面進行切削，這樣就實現(xiàn)了精密零件不同表面的粗糙度一致并且較小。數(shù)控車床還能夠?qū)崿F(xiàn)對多個表面粗糙度標準不盡相同的精密零件

5、切削。（二）數(shù)控車床能夠加工內(nèi)外輪廓形狀復(fù)雜的精密零件數(shù)控車床可以進行圓弧和直線插補兩種插補功能，有些數(shù)控車床還具有復(fù)雜曲線的插補功能，因此能夠切削有任何曲線和直線構(gòu)成的較為復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體類精密零件，以及尺寸比較難以控制的精密零件，如一個存在封閉腔的精密零件。如果數(shù)控車床有良好的計算能力，能夠精準的算出刀具相對與主軸軸的位移量，那么數(shù)控車床就可以完成傳統(tǒng)車床無法完成加工的復(fù)雜零件的任務(wù)。三、數(shù)控機床加工精密度中的位置誤差數(shù)控機床加工精密度中的位置誤差，也就是我們經(jīng)常提到的“死區(qū)”誤差，其出現(xiàn)的主要原因有多種多樣，包括彈性變形、傳動間隙以及對摩擦力的克服等等。在開環(huán)系統(tǒng)的運行過程中，數(shù)控機床加工的

6、位置精密度會受到比較大的影響，但是在閉環(huán)的系統(tǒng)當中，數(shù)控機床加工的位置精密度的決定因素主要有兩個，一個是閉環(huán)系統(tǒng)的速度放大系數(shù)，另一個是位置移動監(jiān)測設(shè)施的精確度，但是這兩者的影響都相對較小。在隨動系統(tǒng)的運行過程中，出現(xiàn)的多個位置誤差，主要取決于數(shù)控車床運動件的運動情況，包括速度突然變化出現(xiàn)的過渡、運動反向以及穩(wěn)態(tài)瞬間的過程，所以這些都是動態(tài)的位置誤差。針對數(shù)控機床加工精密度中的位置誤差進行檢測，其方法是使用具有特定的材料以及特定的形狀的精密零件，一般將這些檢測零件叫做動態(tài)精密度檢測加工零件，通常這些檢測零件的材料非常柔軟，但是卻具有較高的精密度，能夠有效減少外部工具對其產(chǎn)生的影響，同時能夠?qū)崿F(xiàn)

7、較大的進給速度，實施對其的加工和切削，在進行檢測加工以后，這些檢測零件非常方便用于測量。四、數(shù)控機床精密度誤差及檢驗方法數(shù)控機床精密度誤差及檢驗方法主要有三種檢驗方法，即間接檢測法，樣件檢測法以及直接檢測法，這三種方法也是數(shù)控車床進行零件精密度檢測的常見方法。（一）直接檢測法。通過對加工零件精密度的測試，對數(shù)控車床的精密度實施評估。直接檢測法具有綜合屬性，對于出現(xiàn)誤差存在的環(huán)節(jié)不太容易區(qū)別出來，所以這種方法大部分適用于數(shù)控車床的產(chǎn)品出廠檢測方面。（二）樣件檢測方法，也被叫做樣品跟蹤法。實際上，樣件檢測法是設(shè)計并制作出一個標準的精密零件作為樣品零件，并將其安裝在需要檢測的數(shù)控車床上，對需要被加工

8、的零件進行替代。在數(shù)控車床刀具所裝的主軸軌跡，從理論上來講，被加工的樣品零件與被替代的零件表面的輪廓相同。但是在實際的操作過程中，會出現(xiàn)軌跡上的差異，利用側(cè)頭傳感器將信號傳遞給另一套檢測設(shè)備，對數(shù)據(jù)進行處理和計算，利用繪圖設(shè)備繪制出樣品零件的形狀，在將兩者實施對比分析。樣件檢測法作為靜態(tài)精密度一種綜合屬性，有利于檢測的自動化實現(xiàn)。其實現(xiàn)的核心因素是設(shè)計出并制造出一個標準的樣品零件，同時需要具備一整套檢測儀器。（三）間接測試方法。通過對數(shù)控車床自身的精密度，對數(shù)控車床的精密度進行評估的一種方法，這也是比較常見的一種檢測精密零件的辦法。但是由于僅僅從數(shù)控車床自身考慮，而沒有考慮到數(shù)控車床在進行精密

9、零件加工時候收到的影響，所以被叫做間接測試方法。間接測試方法主要應(yīng)用于數(shù)控車床的幾何精密度以及定位精密度的檢測，直接檢測方式主要適用于加工精密度以及隨動精密度的檢測。五、數(shù)控機床的幾何精度誤差及檢驗方法數(shù)控車床在實際操作過程當中，因為受到外部諸多因素的影響，會造成數(shù)控車床零件發(fā)生變形的情況，會對數(shù)控車床的幾何精密度造成一定程度的影響。對數(shù)控車床進行幾何精密度的檢測時，通常是在靜態(tài)情況下，所以在對數(shù)控車床實施檢測以前，應(yīng)該將數(shù)控車床啟動并運轉(zhuǎn)起來，等到數(shù)控車床的溫度升高、潤滑狀態(tài)良好的情況下，才能夠?qū)嵤z測工作。在動態(tài)情況下，對數(shù)控車床的幾何精密度實施檢測，唯一的檢測方法就是對樣品零件進行切削實

10、施檢測。通常而言，對數(shù)控車床幾何精密度造成影響的主要因素可以分成兩個部分：第一，內(nèi)部原因。也就是數(shù)控車床自身的原因，包括工作臺面的平整度、導(dǎo)軌直線度等等。第二，外部原因。也就是除了數(shù)控車床自身原因以外的所有原因，包括熱變形、刀具等工具的切削力等等。六、數(shù)控機床定位精度的檢驗對于數(shù)控車床而言，定位精度檢測的分析具有非常重要。其原因在于從結(jié)構(gòu)的視角來看，數(shù)控車床對精密零件的加工誤差，大部分原因都是因為定位的精確度不夠造成的，對定位精度造成主要影響的就是數(shù)控車床的進給系統(tǒng)。數(shù)控機床進給系統(tǒng)的精度與數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用的隨動裝置的類型有關(guān)。數(shù)控車床的閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)以及開環(huán)系統(tǒng)，它們的影響要素均不一致。譬如：在數(shù)控車床的閉環(huán)系統(tǒng)當中，因為存在位置移動的檢測設(shè)備，可以有效避免滾珠絲杠螺母的精確度對定位精確度產(chǎn)生的影響，但是在數(shù)控車床的開環(huán)系統(tǒng)當中就存在非常大的影響。除此之外，能夠?qū)?shù)控車床隨動精密度產(chǎn)生影響的原因有許多，其出現(xiàn)的狀況也比較繁雜。結(jié)語：隨著科技的不斷進步以及經(jīng)濟水平的提高，數(shù)控車床在我國的普及程度逐漸提高，作為技巧性較強的工作，因為受到于外部諸多因素的影響，在實際的操作加工過程當中，非常容易造成精密零件加工的誤差，尤其是加工環(huán)境比較惡劣或