何晓杰 张文韬 蒋杰 钟智 陈超

摘要：在实际应用的过程中，数控机床主轴的主要功能是有效控制机床工件以及刀具旋转带动的轴承。数控机床主轴通常包括传动件、轴承等。作为一种常见的零部件，在机械加工中发挥着重要的作用。在实际运行期间，机床主轴的主要功效是支撑传动转矩，进而使机床主轴在运行期间的安全性与稳定性得到进一步的提升，以带动其他工件，使机床主轴形成一个表面成形运动。基于此，本文主要探讨数控超精密加工的精度控制措施。

关键词：数控；超精密加工；精度控制

1 数控机床设备的组成

（1）主机：主机是数控车床的主体，包括床、主轴、立柱、进给机构等机械部件，还可用于完成各种切削机械零件。（2）数控装置：数控车床的核心为数控装置，包括软件和硬件设备（印刷电路板等），数字部件加工程序的输入和存储就依靠它，为实现各种控制功能可以处理和更改数据。（3）驱动装置：驱动装置是数控车床执行器的驱动部分，有主轴驱动单元、主轴电机、进给电机、进给单元等，可以使用电动液压伺服系统。在数控装置的控制下，实现主轴驱动和进给驱动。同时将几个进给联动，可以促成工件的定位和各种直曲线等空间曲线的加工。（4）加工辅助装置：辅助设备数控机床在运行中的一些必要设施，确保数 控机 床正常运行，其 功能包括冷却，除屑、润滑等，包括液压装置、切屑清除装置、数控转盘及监控装置。

2 精密模具零件的高速加工工艺

高速切削机床通常具有较高的技术性能，主轴转速高达20000～40000r/min，最大进给速度达 120m/min。采用运动机构和主轴系统等高性能的功能部件，相比于传统普通数控机床，国内外高速加工中心具有更加良好的加工速度、性能和临床机构。高速机床要求的冷却系统和主轴单元具有极高的性能。同时，需要优良的动力特性、监控系统和安全装置，其特点是机床具有较大的制造难度和极高的技术含量。相比于国外，目前国内的高速机床在技术上还有一定差距存在。为了使数控机床的试制周期和开发时间有效缩短，需要新型功能部件，具有极高的可靠性和性能。在高速切削机床的床身等支撑部件，无论是静刚度还是热刚度都比较好，其支撑部件主要是采用高刚性和高质量的灰铸铁。为了促进热稳定性和抗振性的增加，有的还将高阻尼特性的聚合物混凝土添加其中，不单单能给机床刚度的稳定性提供保障，还可对切削时刀具振颤进行预防，以此对机床精度的稳定提供保障。为了提高机床的稳定性，还可采取对称床身结构并配有密布的加强筋、整体铸造床身、封闭式床身设计等手段。采用模态分析，能提供可靠和稳定的机床支撑部件，促进了机床结构的优化。

3 对数控精度控制

3.1 加工顺序的安排

对切除的材料和加工成形的几何形状同时考虑，尽可能减少加工步骤，使用连续的方法，例如相比于平衡路径，偏置路径更好，应从材料的外部切入，避免垂直下刀。为了避免出现刀痕，在零件的临界区域应采用不同步骤的精加工路径，使用单一刀具精加工临界区域，尽量不换刀。精加工后的加工表面之所以出现刀痕，就是因为刀具设置错误；尽量使用短刀，以免使用长刀具产生磨损。在条件许可的情况下，需要对零件方向重新进行定位，使用短刀具在难以加工的区域进行加工。在实际加工的刀具路径中，需要同时满足其他要求和重要要求。在高速、高温加工时，采用涂层硬质合金刀具，可不对切削液体进行运用，既可产生极高的切削效率。

3.2 在装夹过程中精确定位提高精度

在实际装夹应用中，我们可以针对不同种类的零件。通过多种实用的方法对定位进行修正。如加工轴承等零件时，我们常常会使用此类零件的毛坯，而它们的圆柱度误差常常会严重影响最终加工出的零件精度。此时我们可以选择使用精定位基准法进行加工，即将零件一端固定在卡盘上，按照“基准先行”的原则使用外圆车刀进行加工，然后将零件掉头重新安装，用已加工好的表面作为基准，从而避免毛坯的公差帶来的不良影响，保证加工精度，这便是一种常见的提高加工精度的方式。与之类似的装夹方法还有三爪自定心夹盘装夹、双顶尖装夹、四爪单动夹盘装夹、一夹一顶装夹等。合理选择装夹方式不仅可以提高加工的精度，还可提高我们的工作效率。

3.3 提高床身导轨的几何精度

从力学角度看，圆柱形结构可以增强倾斜床的扭转和弯曲刚度，并且确保该数控车床能保持良好的精度，有复杂的切割负载条件。通常，从移动速度思考方面来想，车床应为导轨，最好是负荷较大的圆柱滚子直线导轨。另外，为了确保在高负载切削条件下，数控车床应具有良好的精度和高刚性，具有钢滑动导轨子结构。钢滑轨磨削硬化，螺钉安装在轨道磨床磨削安装面上。为了消除底座导轨和导轨之间的间隙，可以利用注塑材料。在轨道磨床整体磨削后，其有最佳的几何精度。

3.4 精密加工技术的应用

1）精细削切技术是一种直接削切的常用方式。在生产过程中，利用精密切削技术时，要尽量少使用工件、道具、机床等，并且尽量提高机床的运转速度，这样才能有效的提高产品的质量。磨具成型技术的主要任务就是提升磨具的精度，然后高精度的磨具就可以加工一些电子零件。这种技术一般应用在电子产品零件的磨具加工中。超精密研磨技术一般用于加工电路基板硅片。利用超精密研磨技术能够大大提高原子级抛光处理的精度，这是传统研磨方法实现不了的需求。2）数控机床的加工精度一般可达0.05～0.1mm，数控机床按数字信号形式控制，数控装置每输出一脉冲信号，则机床移动部件移动0.001mm。而且加工同一批次零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同加工刀具和程序，零件的一致性好，因此数控机床定位精度比较高，加工质量稳定。3）机床复合加工技术日趋成熟，包括车铣复合、车-镗齿轮加工等复合，车磨复合，等复合加工形式，零件加工的精度和效率有了很大提高。复合加工机床发展正呈现多样化、智能化的态势。