韋洪喜

[摘要]在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工中，精度控制對產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響。加工精度則由機(jī)床的精度、編程精度、伺服精度以及插補(bǔ)精度決定。為提高機(jī)床精度，在其設(shè)計環(huán)節(jié)通過CAD設(shè)計和計算機(jī)模擬技術(shù)可以有效提高機(jī)床加工精度。在使用過程中通過加強(qiáng)對機(jī)臺的保養(yǎng)，保持良好狀態(tài)，保持?jǐn)?shù)控機(jī)床的高精度要求。

[關(guān)鍵詞]幾何精度 精度補(bǔ)償 誤差分析

[中圖分類號]G71 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0338-01

1、數(shù)控機(jī)精度分析

目前對數(shù)控數(shù)控機(jī)床的分類主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。數(shù)控機(jī)床材質(zhì)的剛度和工作時的溫度，對機(jī)床的精度都會造成不同程度的影響。將數(shù)控車床的幾何精度繼續(xù)細(xì)分有可以分成主軸幾何精度和直線運(yùn)動精度。

在數(shù)控機(jī)床加工運(yùn)作的過程中主動軸與回轉(zhuǎn)軸之間的相對位置應(yīng)該是保持相對固定的，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中與設(shè)計的情況是不完全相同的，兩軸之間的相對空間位置也并非固定不變的，因?yàn)闃?gòu)成主軸的軸承零部件在其制造的環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)不同程度的誤差，在使用過程中又會受到溫度、工作強(qiáng)度、潤滑等條件的影響。主動軸的軸承精度、主軸箱在裝配是的質(zhì)量都會造成主軸和其回轉(zhuǎn)部件在運(yùn)行是發(fā)生不平衡，另外主動軸的支承軸頸在制造過程中會存在圓度誤差，其前后同軸度也會存在一定程度的誤差，再加之主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中都會受熱發(fā)生形變，這些因素都對數(shù)控機(jī)床的主軸幾何精度造成影響。

在數(shù)控機(jī)床除主動軸造成的幾何精度之外，導(dǎo)軌因?yàn)槟Σ亮σ约皺C(jī)床所用的伺服電機(jī)可能會存在慣量匹配問題會對機(jī)床的位置精度造成影響。在數(shù)控機(jī)床中有部分需要不間斷工作的部件如油缸油泵、電動機(jī)、液壓機(jī)等，都需要長時間連續(xù)工作。在它們運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中因?yàn)槟Σ習(xí)a(chǎn)生一定的熱量，其內(nèi)部零件會受熱膨脹發(fā)生形變，造成構(gòu)件的實(shí)際尺寸與設(shè)計尺寸有出入，零件的結(jié)構(gòu)也會因內(nèi)部熱應(yīng)的作用變的不對稱，發(fā)生構(gòu)件的形變，因此數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)部件受熱發(fā)生形變會對機(jī)床的位置精度帶來重要影響。

數(shù)控機(jī)床的加工精度與上述兩種精度不同，它是整臺機(jī)床在各種因素綜合影響下的結(jié)果，與機(jī)床的幾何精度和位置精度是密切相關(guān)的，與機(jī)床的傳動系統(tǒng)誤差、檢查校正系統(tǒng)誤差、零件固定部件無擦、刀具位置的誤差等都有關(guān)聯(lián)。而且數(shù)控機(jī)床的程序編輯是否正確、生產(chǎn)工藝是否合理對機(jī)床的加工生產(chǎn)的穩(wěn)定型造成影響。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，為提高數(shù)控機(jī)床的加工精度就需要提高機(jī)床的幾何精度和位置精度。

2、檢測數(shù)控機(jī)床精度

數(shù)控機(jī)床與所有其他電器、機(jī)械設(shè)備相同，在使用一段時間后，都會面臨電子元件老化、零部件生銹、機(jī)械部件磨損等情況。因此為保持機(jī)床能夠保持較好的狀態(tài)，應(yīng)定期對機(jī)床進(jìn)行周期性的保養(yǎng)，對數(shù)控機(jī)床的精度進(jìn)行檢測和補(bǔ)償。

2.1 檢測幾何精度

通常在加工中心機(jī)床的幾何精度檢測項(xiàng)目中，對直線運(yùn)動軸的直線度檢測項(xiàng)目所選用的工具是平尺和千分表，一般是測試運(yùn)動部件在垂直于其運(yùn)動軸的其他兩個坐標(biāo)軸上的線性偏差。在一臺常見的普通立式數(shù)控加工中心為例，對其集合精度的檢測內(nèi)容主要包括對機(jī)床工作臺面的平面度，運(yùn)動軸在空間坐標(biāo)各方向移動的相互垂直度。主軸在中心孔徑向的跳動，主軸、回轉(zhuǎn)軸軸心線與機(jī)床工作臺面的垂直度。機(jī)床運(yùn)動軸在X、Y坐標(biāo)方向移動時工作臺面的平行度；X坐標(biāo)方向移動時工作臺面T形槽側(cè)面的平行度；主軸箱在延z軸的坐標(biāo)方向移動時的直線度以及與主軸的軸心線的平行度，主軸的軸向竄動等。

2.2 檢測位置精度

數(shù)控機(jī)床所需要的定位精度可以分為定位精度、反向偏差精度和重復(fù)定位精度三項(xiàng)。定位精度主要的內(nèi)容指的是數(shù)控機(jī)床的工作臺面或者機(jī)床的其他運(yùn)動部件，在生產(chǎn)中實(shí)際的運(yùn)動位置與程序指令位置相一致的程度；其不一致程度的差量就是定位誤差。在機(jī)床各系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等的誤差，以及運(yùn)動部件導(dǎo)軌的幾何誤差都是造成定位誤差的重要因素，定位誤差是會對機(jī)床加工零件的尺寸精度產(chǎn)生直接影響。

3、提高機(jī)床精度的措施

3.1 提高設(shè)計水平

目前我們大量使用的數(shù)控機(jī)床是以國產(chǎn)機(jī)床為主，機(jī)床的生產(chǎn)企業(yè)基本上的都具有部分的自主研發(fā)能力，可以自行設(shè)計、制造、改進(jìn)產(chǎn)品的主體部分，機(jī)床的功能件部分人需外購。閉眼機(jī)床局部因受力過大而造成較大變形，影響加工精度。

機(jī)床主動軸在使用過程中要受到耐磨性和溫度升高的影響，因此對其溫度特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計可以有效的保持機(jī)床的加工精度。通常在對主軸系統(tǒng)設(shè)計的是有，會將對機(jī)床加工精度造成較大影響的構(gòu)件安裝到一個與主動軸中心相交，而且與機(jī)床底座想垂直的安裝面上，然后在主軸箱的兩側(cè)對稱的安裝其他構(gòu)件，這樣可以有效的改善機(jī)床因受熱對加工精度。

3.2 提高機(jī)床幾何精度

數(shù)控機(jī)床的幾何精度能夠?qū)C(jī)床的生產(chǎn)精度起到?jīng)Q定性作用，因此在機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計中要能夠合理的設(shè)定機(jī)床的工作精度，選擇適合的加工負(fù)荷。在機(jī)床加工零件的過程中，主軸軸頸與軸承發(fā)生的摩擦?xí)蛊錅囟壬?，它與主軸箱的箱體孔的空間位置如果存在較大誤差，會造成軸承滾到的變形，嚴(yán)重影響到軸承的旋轉(zhuǎn)精度。所以要嚴(yán)格控制主軸軸承的選配間隙。

數(shù)控機(jī)床在加工零件時長時間處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，通常機(jī)床制造企業(yè)會采用鑲鋼滑動導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)來提高機(jī)床的剛性和精度。該結(jié)構(gòu)可以使數(shù)控機(jī)床具有最好的幾何精度。

3.3 綜合提高加工精度

數(shù)控機(jī)床從設(shè)計到制造、裝配、使用值一個復(fù)雜的過程，對其加工精度的控制也是一個綜合性的系統(tǒng)問題，不能僅僅依靠對某個或某幾個量的控制來獲取較高加工精度。在生產(chǎn)制造環(huán)境，應(yīng)充分考慮到制造工藝中會對機(jī)床精度造成影響的因素，消除鑄造加工、機(jī)械加工對機(jī)床個構(gòu)件引起的幾何精度的改變。然后通過對數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償值的設(shè)定，可有效的提升機(jī)床的加工精度。

4、結(jié)束語

目前我們國內(nèi)采用數(shù)控機(jī)床雖然比傳統(tǒng)的加工機(jī)床有更高的加工精度，但是與世界先最先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備還有這很大的差距。在現(xiàn)有的條件加，為提高機(jī)床的加工質(zhì)量，保持更高的加工精度，需要對生產(chǎn)工藝精益求精，不斷提高設(shè)計制作能力。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16462-2007，數(shù)控車床和車削中心檢驗(yàn)條件[S]

[2]《機(jī)床設(shè)計手冊》編寫組，機(jī)床設(shè)計手冊（3）[M]，京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986