邓柏祥

摘要：随着我国科学技术的不断发展，我国对机械设备及零部件的质量要求越来越高，这就为数控车床加工精度带来了新的挑战。数控车床是一种非常高效的加工技术，能够显著提高加工质量与加工速度，但在实际操作过程中往往会存在加工精度难以保障的问题，这种现象是由多种因素造成的。因此，本文主要对数控车床加工精度的影响因素进行详细的分析与讨论，并给出相应的解决措施，以供同行专家参考。

关键词：数控车床;机加工;加工精度;影响与策略

0  引言

近些年，随着我国机械装备行业的迅速发展，其对机械零部件的精度要求越来越高。数控车床是现代机械加工中非常重要的一种加工方式，可高效的完成各种各样的零部件加工。影响数控车床的加工精度的因素可分为外因和内因，外因有加工材料、加工环境、操作人员等;内因有数控车床自身的编程精度、伺服精度以及插补精度等都会影响到机械产品的精度。机械零部件的精度直接影响到机械设备的整体质量，因此控制数控车床的加工精度对于我国机械行业发展具有非常重要的意义。

1  数控车床概述

1.1 数控车床的分类

数控车床按照不同的分类方法有不同的分类，按照工艺用途分类可分为一般数控车床、CNC数控车床与多坐标数控车床。一般数控车床具有数控的车、铣、刨、磨、钻等机加工方式，此类大型车床的加工工艺与机床类似，不同的是车床能够实现对复杂零部件的加工;CNC数控车床是在一般数控车床上通过加装刀库和自动换刀装置而组成的一种多工序数控车床，又称加工中心，其使加工效率显著提高，并且自动化程度高;多坐标数控车床，是指通过数控装置进行多坐标轴的控制，进而完成一些非常复杂的零部件，例如螺旋桨、飞机汽车等曲面零部件的加工，这种数控车床结构比较复杂，实际加工坐标轴数取决于加工零部件的设计要求。按照运动方式分类，可分为点位控制、线位控制以及轮廓控制数控车床。点位控制数控车床是指从一定点位置到另一定点位置，期间不控制运动轨迹，各坐标轴之间相互独立互不影响，并且在移动过程中不会对工件进行加工。常见的车床有数控钻床、数控冲床等等;线位控制数控车床，是指在上述点位控制的基础上对运动轨迹进行控制，并且保证其是按照直线运动的，并且可以控制运动速度，也成为直线控制，常见的直线控制数控车床有数控铣床、数控磨床等等;轮廓控制数控车床通常是指对两点及以上的运动坐标进行控制，不仅可以控制其位移过程，还要控制位移速度。在实际加工时对整个加工过程中每一点的加工速度、加工方向以及位移量进行精确的控制，这种控制方式也被称为连续控制。按照控制方式可分为开环控制、半闭环控制以及闭环控制数控机床。

1.2 数控车床的特点

数控车床是通过程序对机床进行控制，该程序能够对输入的指令将其译码，从而控制车床高效有序的进行加工。现代数控车床与传统的数控车床相比较具有以下特点：①加工精度高，由于现代数控车床中应用了较多的精度控制系统，所以其加工精度与加工稳定性要远远大于传统的机床;②多坐标轴数控车床可进行多轴联动加工，对于一些结构复杂的零件，数控车床可以根据输入的指令进行多轴联动加工，从而显著提高接加工效率;③节约工时，在临时修改零件尺寸或规格时不需要再画图纸，直接在数控车床上修改参数即可，可显著节约图纸修改等时间;④自动化程度高，现代车床具有高度的自动化，可显著降低操作人员的劳动强度;⑤对操作人员要求较高，由于现代的数控车床专业性较强，自然对操作人员要求也较高，同时对数控车床的机械维护保养人员也提出了较高要求。

1.3 数控车床的构成

通常数控车床是由主机、驱动装置、数控装置以及辅助装置构成。主机是数控车床的主体部分，主要包括了床身、立柱以及各种夹具等;驱动装置主要是由进给电机、主轴电机、主轴控制单元以及进给控制单元等构成，其主要是利用液压或电气伺服系统来完成对主轴驱动与进给驱动;数控装置主要是指硬件设备与软件设备，操作者将执行代码输入进去后，需要硬件与软件装置进行数据的处理与分析，并进行优化处理，从而指挥数控车床进行加工;辅助装置主要是指润滑、照明、清理切削屑以及冷却装置等，这些辅助装置是数控车床必不可缺的，若缺少这些辅助裝置会导致数控车床无法长时间正常工作。

2  影响数控车床加工精度的因素

2.1 电气伺服系统的影响

在利用数控车床对零部件进行加工时，电气伺服系统主要是提供车床运转的工作。在对零部件进行加工时，需要控制零部件与刀具之间的位置，这时就需要伺服电机运转以驱动滚珠丝杠的前移或者后退，在进行两者之间位置调节时，若伺服驱动与滚珠丝杠之间出现传动误差，则会对零部件的精确度产生较大的影响，甚至工件失效。

2.2 切削刀具的影响

数控车床是通过刀具对工件进行切削加工的，刀具本身存在主偏角与刀尖圆弧，在对工件进行切削加工时会由于刀具的特点而产生细微的误差，但随着加工的不断进行，这种误差会越来越大。因此，在数控加工时，应当充分考虑刀具与轴线之间的误差，通过编程合理的对刀具误差进行修正。此外，还可以通过优化刀具结构，由于现阶段刀具的特点，不可避免的存在加工误差，刀具设计人员应当对刀具的结构进行适当优化以减小在数控加工过程中带来的误差。

2.3 圆整误差的影响

圆整误差是指在进行圆弧或者圆轨迹运动加工时，其运动轨迹与真实值之间的误差。对于部分数控车床而言，刀具的运动轨迹是由步进电机控制，因此步进电机的脉冲就决定了刀具运动的最小直线距离。根据图纸在数控车床上对工件进行编程，应该根据图纸要求设置脉冲个数，使之成为固定参数。在进行工件加工时，设置的脉冲当量就是加工时的最小位移量，因此在加工过程中脉冲个数直接影响到了工件尺寸的精确度。

2.4 编程误差的影响

根据图纸在数控机床上进行编程时，会存在编程误差，这主要是由于数控机床内部的数学逻辑问题导致的，对于这种编程误差通常采用插值法或者直接提高数控车床的分辨率，从而降低误差，提高精度。对于这种编程误差一般不需要采用额外的添加补差程序。

2.5 数控车床轨道的影响

在进行数控加工时，数控车床的轨道相对位置对加工精度有重要影响。在进行数控加工前，需要对各个部件的相对位置关系进行校准并测量，这是数控车床能够精确的加工非常重要的前提工作。如果在数控加工的过程中，车床轨道发生了不规则的磨损或者微量的偏移都会对最后的工件精度造成较大的影响。此外，还有可能存在由于操作人员的问题导致车床轨道偏移，从而对工件质量产生较大影响。

3  提高数控车床精度的措施

3.1 伺服系统误差解决方案

在数控车床中，伺服系统数控车床中的重要组成部分，其对于数控车床的精度有着重要的影响，同时也是对零部件的质量的重要保障。为了尽可能地提高伺服系统的精度，应当选取性能较好的伺服系统配件，包括伺服电机、伺服进给单元、伺服控制单元等，同时还应当对伺服控制系统进行优化。在利用伺服系统进行圆弧或者圆环加工时，应当设计进给轴为为开环增益，从而提高零部件轮廓的加工精度;在加工过程中，进给轴应当一直处于45度的位置，只有在这种倾斜的条件下进行加工，才能进一步保障加工的精度与加工的质量。

3.2 数控车床轨道精度的控制

随着我国机械行业的迅猛发展，对工件加工精度要求越来越高，这就为数控车床加工带来了新的挑战。为了更好的提高数控车床的整体功能，可以采用斜床造型机体，这种结构能有显著降低数控车床的自重，而且该设计采用的是封闭式筒形结构，有利于提高機床的抗扭、抗压水平，并且可以提高数控车床的运行时的稳定性。

数控车床轨道精度的改善措施，需要对车床的车座进行结构优化，此外还有轨道的结构设计需要改进，数控车床在高负荷功率下进行长时间运转时，车床轨道会因长期的震动而产生细微的偏差或者磨损，因此，对于数控车床的轨道需要定期邀请专业的机械维护人员对数控车床的轨道进行校准。

3.3 降低刀具误差的措施

由于刀具自身的偏圆角及刀尖圆弧特点，在进行数控加工时往往会产生一定的误差。对于降低刀具误差的措施主要从以下两方面入手，一方面是优化刀具结构设计，刀具设计人员应当根据刀具现有的缺点进行改进，由于数控车床的自动化程度较高，在对车床配备刀具库时应当对刀具库中的所有刀具采用统一的设计标准，将刀具库中所有刀具进行结构优化，从而降低在对工件加工时产生的误差;另一方面，根据刀具的特点计算误差大小，然后在数控车床中内嵌如误差修补系统，在进行机加工时不断对加工的误差进行修正，以保证工件的加工精度。

3.4 提高人员操作技术水平

数控车床对操作的专业技术水平要求较高，在对工件进行编程或者阅读图纸时产生不合规范的操作都会导致数控车床加工精度显著下降。因此，对于提高数控车床操作人员的水平应当从以下两方面入手，一方面是聘请专业能力过硬的数控车床操作者与管理者，在对数控车床进行操作时需要阅读工件图纸、车床编程，这就要求操作者必须具有机械图纸阅读的能力与数控机床编程能力。对于管理者而言，其除了具备上述的两种能力以外，还应当具备专业管理能力，同时还应当具有良好的沟通与协调能力，以保证在对工件进行加工时出现的各种状况可以协调各个部门及时解决;另一方面，企业应当加强对现有的技术人员与操作人员的培训与考核，并且设立明确的赏罚制度，对于技术与操作能力较好的员工给予一定的奖励，相反对于培训考核不合格的员工应当给予一定的处罚，最终目的是让整个团队意识到专业水平对于数控车床的重要性，只有拥有较强的专业能力，才能够使数控车床的加工精度不带能提高，从而赢得市场的肯定。

4  结束语

综上所述，可以发现数控车床在机械行业中的作用越来越重要，数控车床与传统的车床相比具有多轴联动、自动化程度高、加工精度高等一系列优点。而加工精度对于工件质量具有非常重要的影响，因此企业应当注重提高数控车床的加工精度，这样能够降低废品率，提高良率，从而创造更大的价值。

参考文献：

[1]吴福昌.数控车床加工精度的影响因素及提高措施分析[J].机电工程技术，2019，48（07）：13-14，119.

[2]郑坤华.数控车床加工精度的影响因素及提高方法[J].企业科技与发展，2019（10）：128-129.

[3]邓丽玉.影响数控车床加工精度因素及提高方法[J].科技创新导报，2019，16（31）：86-87.

[4]朱佳敏.影响数控车床加工精度因素与控制策略[J].内燃机与配件，2020（01）：78-79.