《提高数控车床加工精度》
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[摘 要]本文主要结合数控车床的工作原理、组成和特点,对其加工精度的影响因素进行了详细的分析,并提出了控制和提升加工精度的有效措施.
[关键词]数控车床；加工精度；影响因素；措施
中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0160-01
数控车床在机械制造中已经得到了非常广泛的应用,创造了巨大的经济效益与社会效益.在数控车床生产加工中,车床自身的加工精度对于工件产品的品质有着直观且重要的影响.一般来说,数控车床的加工精度主要由车的精度、编程精度、伺服精度以及插补精度决定,同时还受材料、制造、安装、检测、控制、环境等诸多因素影响.可以说,在数控车床的加工过程中,每一个因素都可能成为影响车床最终加工精度的主要原因,如果不进行综合分析与控制,任何一项误差源都可能影响到零件的加工精度,影响生产的效率和质量.
一、数控车床的组成和特点
1.组成
从细节方面分析,数控车床的组成主要包括以下几个部分：
（1）主机：主机是数控车床的主体,包括床身、主轴、立柱、进给机构等机械部件,同时也是用于完成各种切削加工的机械部件.
（2）数控装置：数控装置是数控车床的灵魂与核心,包括硬件设备（印刷电路板、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件,主要用于对数字化的零件加工程序进行输入和存储,同时也可以对数据进行处理和变化,实现各种控制功能.
（3）驱动装置：驱动装置是数控车床执行机构的驱动部件,包含主轴驱动单元、主轴电机、进给单元、进给电机等,可以在数控装置的控制下,利用电气或电液伺服系统,实现主轴驱动和进给驱动.同时,将几个进给联动,则可以实现对工件的定位以及对各种直线、平面曲线、空间曲线等的加工.
2.特点
与普通车床相比,数控车床具有以下几个特点：
（1）加工精度高,加工质量稳定；
（2）通过多坐标联动,可以实现对复杂工件的加工；
（3）如果需要加工不同的零件,只需对数控程序和相应参
数进行适当调整即可,可有效节约生产的准备时间；
（4）生产效率高,可以达到普通车床的3～5倍；
（5）自动化程度高,可以有效减轻工作人员的劳动强度；
（6）精密性高,对于操作人员和维修人员的素质要求较高.
二、数控车床加工精度的影响因素
数控车床的加工精度主要是由数控系统的控制精度以及车床的机械精度共同组成的,而它们都会直接影响数控车床的加工精度.结合相关经验,对数控车床加工精度的影响因素进行分析,主要包括以下几点：
（1）车床的热变形引发的误差；
（2）车床自身的几何误差；
（3）刀具磨损产生的误差；
（4）车刀几何参数导致的误差；
（5）伺服进给系统误差.
对于现代数控车床而言,一般情况下,对于工件位置的控制,主要是通过伺服电机对滚珠丝杠的驱动实现的,如果滚珠丝杠出现传動误差,就可能影响车床的加工精度,这也是造成数控车床定位精度误差的重要因素之一.
从目前我国数控车床的研究和应用情况来看,数控车床的数控进程在大部分情况下都是采用半闭环控制和伺服进给控制,实现对加工过程的控制.当数控车床处于工作状态时,伺服电机中的丝杠反方向运动,会使得空隙出现空运转,导致轴承与轴承座之间的空隙出现反向间隙误差.这种误差的存在再加上外力的用,数控机床的传动和运动部件会出现相应的弹性变形,产生的误差是正向运转误差与反向间隙之和,部件自身在运转过程中的不均匀受力会导致弹性间隙出现变化,从而影响数控装置的精度.
在零件的加工过程中,主要是利用数控车床的车刀,按照相应的参数和标准,在数控设备的控制下,对零件表面进行加工和处理,以达到预期的加工效果.在实际应用中,数控车床的车刀存在着主偏角和刀尖圆弧半径,因此在对圆柱类工件进行加工时,会导致其轴线尺寸出现一定的变化,而且这个变化量与刀尖圆弧半径的大小成正比例关系,如果刀尖圆弧半径增大,则轴向尺寸的变化量也会随之增大.同时,轴线尺寸的变化与车床刀的主偏角成反比例关系,会随着车床刀主偏角的增大而减小.针对这种现象,在结合工件的特点对数控车床的加工和控制程序进行编制的过程中,必须充分考虑轴向尺寸的变化规律,对轴向位移的长度进行合理设置.因此在数控车床加工中,车刀的刀尖圆弧半径、主偏角、车刀刀尖距与零件中心高的偏差等各项参数,都可能会对加工零件的精度以及零件表面的粗糙度造成相应的影响,而且还可能导致车刀使用寿命的减短,需要引起操作人员和管理人员的重视.
三、提升数控车床加工精度的有效措施
1.提高床身导轨的几何精度
从目前来看,数控车床一直都在向着高速度、高负荷、高精度的方向发展,因此对于车床的床身底座、导轨结构的设计以及其抗振性、刚度等提出了更高的要求,需要引起相关设计人员的重视.
对于全功能数控车床而言,通常都会采用斜床身的形式,床身一般呈封闭式筒形结构,这样可以简化铸造工艺,同时也可以减轻铸件自身的重量.从力学角度分析,筒形结构可以提高斜床身的抗扭和抗弯刚度,确保数控车床可以在复杂的切削负荷条件下,保持良好的精度.一般来说,从移动速度方面进行考虑,车床导轨应该首选负载能力相对较大的圆柱滚子直线导轨.另外,为了保证数控车床在高负荷切削的条件下拥有良好的精度保持性和较高的刚性,可以采用镶钢滑动导轨副结构.
利用经过磨削和淬硬处理后的钢制滑动导轨,可以用螺钉安装在经过导轨磨床磨削的安装面上,采用注塑材料对钢导轨与底座导轨之间的间隙进行消除,然后在导轨磨床上进行整体磨削,以确保导轨获得最佳的几何精度.
2.误差补偿法
误差补偿法是利用数控系统自身的补偿功能,对车床坐标轴上存在的误差进行补偿,从而提高车床加工精度的一种有效的方法和手段.通过误差补偿的方式,可以在精度较低的数控车床中加工出高精度的零件.这种方法在实施过程中,既可以由硬件来完成,也可以由软件来实现.
首先,对于采用半闭环伺服系统的数控车床,车床在定位和重复定位方面的精度误差主要受反向偏差的影响,进而影响被加工件的加工精度.对于这种情况,可以采用误差补偿法,对反向偏差进行补偿,减少加工零件的精度误差.从目前的发展情况看,我国多数数控车床的定位误差在0.02mm以上,这类数控车床自身一般并不具备误差补偿功能,因此可以通过编程的方法,利用相应的软件,实现对工件和刀具的定位,对反向间隙进行清除.
然后,编程法可以在不改变数控车床机械部分和低速单向定位到达插补起始点的情况下,实现数控车床的插补加工.在插补加工的过程中,如果插补进给遇到反向情况,在给出反向间隙值后再进行插补,就可以满足零件的公差要求.而其他类型的数控车床,可以在数控装置内预先存储多个不同的地址作为专用储存单元,对各轴的反向间隙值进行存储.如果车床中的某个轴需要改变运动方向,可以直接读取相应的反向间隙值,对坐标位移进行补偿和修正,同时结合实际需求,实现车床的准确定位,消除或减小反向偏差对于工件加工精度的影响.
四、结语
总之,随着当前加工制造行业的不断发展,数控车床作为一种高精度、高效率的自动化机床,得到了广泛的应用,其加工精度直接影响着产品的质量,与被加工零件的尺寸、形状、相对位置等密切相关,需要引起数控车床制造者和使用者的重视.本文结合数控车床的工作原理,对其加工精度的影响因素进行了简单分析,并提出了提高数控车床加工精度的有效措施,对提高数控车床的加工精度,从整体上改善数控车床的现有水平,具有一定的参考价值,希望可以推动数控车床的不断发展和进步,为我国的机械加工工业作出相应的贡献.
参考文献：
[1]滕章斌.车床加工精度控制的创新方法探讨[J].黑龙江科技信息,2016（12）：122-123.
归纳总结,此文是适合不知如何写数控车床和精度和加工方面的高数专业大学硕士和本科毕业论文以及关于高数论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
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