張寧 李德偉

摘 要：隨著社會的進(jìn)步，數(shù)控機床在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛，人們對其性能也不斷提出新的要求。本文針對數(shù)控機床的精度問題進(jìn)行探討，重點就機床基礎(chǔ)對機床精度的影響進(jìn)行介紹和分析，然后提出幾點建議，希望對數(shù)控機床的高精度化發(fā)展起到一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 精度 探討

中圖分類號：TG502 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0095-01

近年來，在國家大力拉動內(nèi)需和多項鼓勵政策的驅(qū)動下，機械裝備制造業(yè)在規(guī)模上實現(xiàn)了強勁增長，很多企業(yè)對高端裝備業(yè)有了熱情，在主機層面和零部件上有了明顯的進(jìn)步。但是，我國自主品牌制造業(yè)的核心競爭力普遍不強，中低端產(chǎn)能過剩、競爭尤為激烈，很多產(chǎn)業(yè)的高端環(huán)節(jié)都被外資品牌牢牢掌控；同時，在關(guān)鍵零部件和核心技術(shù)方面，長期以來一直被外資品牌‘卡著脖子。這一塊的落后，使得我國在制造許多高端產(chǎn)品方面做不到完全自主。高效的汽車引擎、飛機發(fā)動機渦輪盤、飛機機身、核電站構(gòu)件、高速列車頭等，都不同程度地依賴國外的機床。

1 機床精度的影響因素

影響機床質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響所造機器的質(zhì)量。衡量一臺機床的質(zhì)量是多方面的，但主要是要求工藝性好，系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，工作可靠，生產(chǎn)率高等。

1.1 機床振動和變形

所有的電器產(chǎn)品在運行過程中都會出現(xiàn)不同程度的振動，這種伴隨機械的運行而出現(xiàn)的振動往往會影響到內(nèi)部構(gòu)件的嚙合程度，它不但直接導(dǎo)致了加工刀具的使用壽命，而且還會大大影響機械加工的精準(zhǔn)度。隨著機械運行周期的加長，同時還伴有剛度變形和熱變形，眾所周知，機床運行的環(huán)境相對比較復(fù)雜，出現(xiàn)機械碰撞是難免的事，剛度較低的機床，在整個運行過程中所受到的碰撞危害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剛度較高的機床，這種機床的內(nèi)部構(gòu)件極易受到碰撞而發(fā)生脫落和錯位，從而導(dǎo)致了機床非正常運行。機械加工工程中的熱變形，通常都是指機械內(nèi)部熱源所引發(fā)的對機床加工精度的影響。通常情況下，熱源分為兩種，一種是由于外部環(huán)境，比如陽光和取暖設(shè)備所造成的，另一種是由于機器運行過程中，機器內(nèi)部構(gòu)件在運行中，由于摩擦而產(chǎn)生的熱量，這種不均勻的熱源會加劇加工部件不同位置受到不同溫度的干擾。加上各部件的熱膨脹系數(shù)存在差異，就會對加工精度產(chǎn)生影響。

1.2 精度和表面粗糙度

要保證被加工零件的精度和表面粗糙度，機床本身必須具備一定的幾何精度、運動精度、傳動精度和動態(tài)精度。幾何精度是指機床在不運轉(zhuǎn)時部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機床的幾何精度對加工精度有重要的影響，因此是評定機床精度的主要指標(biāo)。運動精度是指機床在以工作速度運轉(zhuǎn)時主要零部件的幾何位置精度，幾何位置的變化量越大，運動精度越低。傳動精度是指機床傳動鏈各末端執(zhí)行件之間運動的協(xié)調(diào)性和均勻性。以上三種精度指標(biāo)都是在空載條件下檢測的，為全面反映機床的性能，必須要求機床有一定的動態(tài)精度和溫升作用下主要零部件的形狀、位置精度。影響動態(tài)精度的主要因素有機床的剛度、抗振性和熱變形等。機床的剛度指機床在外力作用下抵抗變形的能力，機床的剛度越大，動態(tài)精度越高。機床的剛度包括機床構(gòu)件本身的剛度和構(gòu)件之間的接觸剛度。機床構(gòu)件本身的剛度主要取決于構(gòu)件本身的材料性質(zhì)、截面形狀、大小等。構(gòu)件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸面的幾何尺寸和硬度有關(guān)，而且還與接觸面的表面粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸面介質(zhì)、預(yù)壓力等因素有關(guān)。機床上出現(xiàn)的振動，可分為受迫振動和自激振動。自激振動是在不受任何外力、激振力干擾的情況下，由切削過程內(nèi)部產(chǎn)生的持續(xù)振動。在激振力的持續(xù)作用下，系統(tǒng)被迫引起的振動為受迫振動。機床的抗震性和機床的剛度、阻尼特性、質(zhì)量有關(guān)。由于機床的各個零部件熱膨脹系數(shù)不同，因而造成了機床各部分不同的變形和相對位移，這種現(xiàn)象叫機床的熱變形。由于熱變形而產(chǎn)生的誤差最大可占全部誤差的70%。對于機床的動態(tài)精度，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要通過切削加工典型零件所達(dá)到的精度間接的對機床動態(tài)精度作出綜合的評價。

2 提高數(shù)控機床精度的措施

2.1 修復(fù)機床導(dǎo)軌精度

數(shù)控導(dǎo)軌大都是利用鑄鐵或者不銹鋼所制造，在長時間的運行之下，加工部件和導(dǎo)軌之間往往會出現(xiàn)不均衡的摩擦程度，這樣一來就會加大熱量的急劇累加，不但加大了部件之間的表面摩擦還會加劇多于熱量的產(chǎn)生。所以說，如果不及時修復(fù)導(dǎo)軌，勢必會對機械加工帶來一定的誤差。通常情況下，我們對導(dǎo)軌所出現(xiàn)的輕微損傷，技術(shù)人員可以結(jié)合實際，利用一些先進(jìn)的金屬修復(fù)材料對導(dǎo)軌進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)，這樣不會影響加工的進(jìn)程，而對于一些受損比較嚴(yán)重的導(dǎo)軌，則要利用人工刮研的方式進(jìn)行表面維護(hù)和修復(fù)。

2.2 調(diào)整主軸精度

機床在運行過程中，刀具和加工工件都是通過主軸進(jìn)行固定，因此主軸精度的高低直接影響加工部件質(zhì)量的高低。機床在大周期的運行環(huán)境下，回轉(zhuǎn)精度和主軸的穩(wěn)定性因為受到摩擦和機械的振動受到不同程度的影響，因此在實際工作中一定要定期對其進(jìn)行精度的修復(fù)和維護(hù)。如果出現(xiàn)精度相差比較大的情況，就需要對主軸進(jìn)行拆卸修復(fù)，拆卸之后要進(jìn)行詳細(xì)的檢查，然后根據(jù)檢查結(jié)果作出相應(yīng)的修理計劃和方案。不過在實際工作中，很多單位都是對主軸軸承進(jìn)行簡單的更換，有的也只是重新設(shè)定一下軸承的間隙以及相應(yīng)的螺絲進(jìn)行緊固處理。

3 結(jié)語

筆者在實際生產(chǎn)的過程中發(fā)現(xiàn)，機床自身的誤差也是一個不可忽視的影響因素。其主要來源于機床構(gòu)建的傳動所產(chǎn)生的誤差，也有的是因為出廠前機床本身就有工藝上的不足，所以伴隨長時間的運行，這種先天性的不足就會越來越明顯。為了進(jìn)一步降低整個機床所有零部件在生產(chǎn)和安裝的過程中所出現(xiàn)的一系列問題，無論是生產(chǎn)企業(yè)還是加工企業(yè)都在加大優(yōu)化改進(jìn)的力度，西方國家通過利用新材料的優(yōu)勢逐漸替換傳統(tǒng)材料來減小誤差。我國的研究人員通過對機床的導(dǎo)軌、工作臺、主軸系統(tǒng)、床身等相關(guān)部件的抗振性與靜動剛度的進(jìn)一步分析，從結(jié)構(gòu)方面改善數(shù)控機床的誤差精度。通過使用高精度的設(shè)備檢測，對機床所有的部件進(jìn)行了精度測量，從而獲得影響精準(zhǔn)度的主要原因。系統(tǒng)通過自動分析，得出當(dāng)前機床加工的精度數(shù)值，最后將整個數(shù)據(jù)逐一反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，收到相應(yīng)數(shù)據(jù)之后系統(tǒng)就會進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果系統(tǒng)就會做出必要的參數(shù)調(diào)整，以達(dá)到加工最佳效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱琳.數(shù)控機床誤差分析及其補償技術(shù)[J].科教文匯，2012.

[2] 郭秀鳳.數(shù)控機床定位精度探析[J].賀州學(xué)院學(xué)報，2012.