高海兵

摘要：车床作为机械加工过程当中必不可少的设备，也在不断的经历着更新换代，经过几代的发展，车床已经由最开始的老式车床发展到今天的更加智能化的数控车床，并且随着数控车床的加工制造技术不断提高，使其在机械制造业中的应用变得越来越广泛。经机械加工得到的产品，其质量精度与机加工所使用的数控车床精度直接相关，因此数控车床的加工精度一直都是重点研究内容。本文针对影响数控车床加工精度的相关因素进行分析，提出相应的改善措施，对提高数控车床的加工精度以及数控车床的进一步发展有一定的帮助。

关键词：数控车床;加工精度;影响因素;对策

0  引言

机械制造业是国家工业发展的基础，从机械手表中的齿轮到飞机航母的制造，机械加工发挥着重要作用。因为机械的存在，使得工业生产能够更加高效，以机械制造业为例，通过引用大量先进的数控车床，使一线技术工人的工作量降低，同时能够降低加工过程中人为的操作失误，从而保证了最终的加工制造精度。相较于传统车床，数控车床具备自动化程度高、加工精度高等诸多特点，因此其优势更加明显。不过随着科技的不断发展，在航空航天以及其他高端领域，对机械零件的精度要求越来越高，只有精度足够才能使产品实现相应的功能。而为了保证机械零件的精度，就必须相应的提高加工机械零件的数控机床的精度。在数控机床中，数控车床应用更加广泛，因此我们以数控车床为研究目标，分析影响数控车床加工精度的影响因素，并提出具体措施。

1  数控车床精度的影响

数控车床在正式加工之前，需要编写相应的加工程序，通过利用编写完成的数据，从而能够实现对工件的自动加工，整个的工作原理就是通过数字以及文字符号等完成指令的下达，进而实现控制一台或者多台加工机床的功能。尽管与传统的加工车床相比，数控机床有较大的优势。但现阶段，客户对于机械产品的质量以及实际使用性能的要求越来越高，特别在一些机械前沿领域，数控车床需要能够完成更高精度的零件加工，因此必须强化数控车床加工精度的进一步控制。不过，就目前来看，数控车床在加工单一工件以及小批量工件时，自动化水平还不够，而在加工形状较为复杂、对加工精度要求较高的工件，自动化加工工艺还需要进一步的提升与优化。在数控车床加工领域，如果想要进一步的提高加工精度，除了进一步进行设备研发之外，目前最容易实现的就是控制加工生产误差，在这个过程中，需要不断的进行研究总结，确定有哪些加工生产误差，确定导致这些误差产生的原因，从而制定有针对性的改进措施，进而保证数控机床的加工精度，保证加工出的零件精度能够满足客户的使用要求。

2  数控车床加工精度影响因素

数控车床在实际应用的过程中，其加工工艺受到多种因素的影响，从而会产生加工误差，对最终机械产品的质量有所影响，具体影响因素如下：

2.1 伺服因素

当操作数控机床加工机械零件时，伺服系统控制着车床的运转，为车床的运转提供动力。操作人员在使用车床对机械零件进行加工处理时，必须精确控制工件的空间运动位置，此时就需要利用伺服电机。因为伺服电机对数控车床的传动系统的滚珠丝杠具备驱动能力，因此当数控车床在使用过程中如果滚珠丝杠的传动出现问题，产生误差，那么对最终加工出的零件精度会有较大影响，造成定位精度误差问题的产生。

2.2 刀具参数的影响

数控车床在加工过程中，工件通过车床的车刀完成车削加工。在车刀进行切削加工时，因为车刀本身存在主偏角以及刀尖圆弧半径，所以当使用车刀车削工件的外圆时，对于一些比较微小的偏差无法避免。在实际的加工过程中，如果没有考虑到这种误差的问题，容易使刀具的主偏角减小，从而导致加工工件的误差变大。因此，针对这种问题，在操作数控车床进行加工的过程中，需要对刀具的相关参数进行充分考虑，在此基础上进行数控车削程序的编写，分析刀具轴线的偏差，之后调整刀具的具体位置。

2.3 逼近误差的影响

数控车床加工生产过程中，必须对编程的逼近误差进行完全的确定。上述的逼近误差，是指在对零件的轮廓进行编程时，采用拟合的理念，使用近似的算法，从而能够逼近零件的轮廓形状所产生的的误差。机械工件在数控车床上进行正式加工前需要进行相应的编程，不同的零件编程的理念也不相同。如果需要加工的零件外形不是规则的，可以采用相关的数学知识，近似的对非圆线性处理，将零件的曲线轮廓用直线轮廓代替，不过采用这种替代方法，其所形成的刀具轮廓形状不能和被加工目标的轮廓形状重合，导致出现一定的加工誤差。

2.4 圆整误差的影响

数控车床在进行加工的过程中，其精度还受圆整误差因素的影响，影响加工工件的质量。在价格相对较低的数控车床中，在实际加工时，如果使用步进电机进行控制，那么其直线位移的最小值由它的脉冲当量决定。根据加工工件的图纸尺寸，使用数控车床进行相应的加工操作，通过控制脉冲个数，让它成为规则的参数。脉冲当量作为工件尺寸里面的最小单位，其数值大小直接决定着数控车床加工精度。在对数控车床加工的零件尺寸进行数学处理时，只能够保证圆整到脉冲当量值，因此在圆整的过程中就会产生误差，即为数控车床编程过程中的圆整误差。因为圆整误差的存在，导致加工工件的尺寸规格会受到影响，因此需要采取一定的措施。

3  提高数控车床加工精度的相关对策

通过上述分析，已经了解到影响数控车床加工精度的相关因素，因此就需要针对这些问题制定具有针对性的相关措施，从而在一定程度上提高数控车床的加工精度，具体措施如下：

3.1 抑制伺服系统的误差

在数控车床中，伺服系统的精度对车床最终加工出的产品的质量十分关键，因此必须关注有伺服系统所引起的误差。为了保证伺服系统的精度能够满足要求，通常可以选择性能较好的系统部件，比如动态性能较好的驱动装置等。伺服装置选择完成之后，需要对设置的系统参数等进行进一步的完善，目的是确保不同的进给轴的位置开环增益相等。具体来说，伺服系统对不同加工形式的影响和抑制方法有许多，具体如下：

①在进行单轴直线加工时，速度误差不会对停止位置产生影响，只不过达到停止位置的时间会稍微晚些，不会产生相关加工误差。

②如果不能够保证不同进给轴的位置开环增益相等，那在45°时加工的精度最低，达不到加工工件的要求。

③在对圆弧进行加工时，需要对不同进给轴位置开环增益进行设置，确保它们相等，并且需要尽可能的使位置开环增益大，目的是使轮廓的加工精度更高，使加工出的工件质量能够达到实际的使用要求。

3.2 提高床身导轨的几何精度

数控技术经过多年的发展，同传统数控设备相比，现有的数控车床在加工进度与加工效率都取得了较为明显的提升。与此同时，对数控车床的结构以及其性能的要求也越来越严格，比如数控车床导轨的精度、车床的承载力、车床底座铸件的重量等等。通常来说，数控车床为了能够将数控车削的各个方面功能充分发挥，会采用斜床而不是整体的铸件结构，采用这种形式不但能够改善车床抗弯以及抗扭的能力，提高车床工作时的稳定性，还能够明显的降低数控车床的自重。

3.3 合理选择工件夹装方式

数控车床的工件装夹方式同普通车床类似，只不过数控车床的工件一般会使用多种方式组合进行夹装。数控车床通过采用这种夹装方式，不仅能够提高夹装的效果与效率，还能够保证夹装的准确度，避免了夹装失误以及重复夹装等问题的出现，从而能够提高工件的加工精度。

3.4 优化数控程序

数控车床在对工件进行车削操作前，需要有相关技术人员进行相应的车削数控程序编写并进行相应的测试，而车削数控程序的优劣直接影响数控车床的加工精度，所以可以通过优化数控程序从而提高车床的加工精度。在对数控程序进行优化时，可以选择在数控程序中加入误差补偿和处理代码的方法。通过对加工工件的工藝进行分析改进，优化数控车床的车削程序，能够减少累计误差的产生，从而提高数控车床的加工精度。

3.5 数控车床误差补偿

数控车床在对工件进行加工时，由于受到逼近误差和圆整误差的影响，使车床精度下降，而通过采取误差补偿工艺能够降低影响。常见的补偿措施主要是利用控制系统的有效补偿，通过对数控车床的现有误差进行有效补偿并进行处理，能够确保数控车床的精度。此外，数控车床在使用误差补偿时需要结合具体的加工工件进行处理，对其中存在的缺陷可以采用硬件处理或者软件弥补的方法。如果在前期进行了相应的预防处理，那么对于实际加工制造过程中可能会出现的不确定因素能够提前消除，比如，为了提高数控车床加工工件的质量以及其加工效率，需要确保数控车床的加工系统能够满足要求，保证车削过程的准确性。

在使用重复定位工艺时，需要对采用这种工艺时的误差进行测量，如果误差的数值较小，那么加工精度不够会对系统数值的收集与累积产生影响，同时还会影响数控车床加工系统的单元元件。对此可以使用绝对值进行编制，同时数控车床在对刀时，应该保证零件设计质量同时尽可能的避免基准难以重叠现象的出现，保持最佳的工艺路线。

3.6 保证丝杠加工质量

为了提高数控车床的加工精度，还可以采用一刀多尖的方式，通过采用这种方法，数控车床在实际使用过程中，一把车刀采用多个刀尖进行处理，提前对刀尖进行标号处理，对外圆车刀以及刀尖车端进行相应调整，使数控车床生产加工的容量得以增加，加工的角度也更加的灵活。

数控车床在应用时，能够完成对车床的丝杠进给施加运动间隙补偿操作。数控车床加工螺纹时，应该选择电机的纵横向控制刀具的纵横向。由于横纵丝杠间有间隙存在，因此使得螺纹加工过程中会产生误差，所以需要进行误差补偿与消除。在确保刀具的准确性的前提下，完成误差补偿量的有效衡量，能够降低横纵丝杠间隙误差。

4  总结

数控车床对机械制造业来说是必不可少的加工设备，随着一些高端领域的发展，对数控车床的加工精度要求越来越高，本文通过对影响数控车床加工精度的影响因素进行了分析，具体阐述了四点影响因素，之后根据影响数控机床加工精度的影响因素提出了四点相应对策，并在此基础上提出了其他两点能够提高数控机床加工精度的措施，对提高数控机床加工精度有一定的指导作用。

参考文献：

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