關(guān)于數(shù)控機(jī)床加工精度提高方法的分析

  本文通過(guò)分析數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中誤差產(chǎn)生的原因和相關(guān)影響因素，對(duì)提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法進(jìn)行了分析。
    數(shù)控機(jī)床本身具有比較高的生產(chǎn)效率。在批量生產(chǎn)的同時(shí)還可以有效控制加工精度。這在很大程度上改變了傳統(tǒng)機(jī)床加工精度對(duì)于操作者的依賴(lài)性?，F(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在機(jī)械加工、電力設(shè)備制造等的行業(yè)。但是，在實(shí)際的加工過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床對(duì)于操作人員自身的要求以及對(duì)于機(jī)床自身性能的要求也是比較高的。在科技不斷進(jìn)步的今天，人們對(duì)于制造業(yè)的產(chǎn)品要求也隨之升高，數(shù)控機(jī)床在加工零件產(chǎn)品的過(guò)程中對(duì)于所處的自然環(huán)境要求也不斷提高。很多的數(shù)控機(jī)床在這樣的情況下，其加工的精度也不能夠滿(mǎn)足實(shí)際情況對(duì)于零件精度的要求。所以，對(duì)于怎樣提高數(shù)控機(jī)床加工精度的問(wèn)題，是值得我們不斷研究的一個(gè)問(wèn)題。正像是美國(guó)通用公司的著名工程師佛羅曼說(shuō)的那樣，當(dāng)前普通的數(shù)控機(jī)床技術(shù)在全世界的范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)成熟，但是隨著制造業(yè)不斷的進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)的需要，普通的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)的發(fā)展實(shí)際，我們需要更緊密、制造更漸變，使用更高效的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，這是數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
    當(dāng)前數(shù)控機(jī)床加工中精度存在的問(wèn)題
    1.1. 數(shù)控機(jī)床加工中的位置誤差對(duì)加工精度產(chǎn)生了影響
    位置上的誤差指的是經(jīng)過(guò)加工之后的零件其自身的表面、軸線(xiàn)或者是對(duì)稱(chēng)平面之間的相互位置相對(duì)于其理想的位置有偏離或者是變動(dòng)的現(xiàn)象。比如在垂直度、位置度以及對(duì)稱(chēng)度等方面，都產(chǎn)生了一定的偏差。數(shù)控機(jī)床加工中的位置誤差往往指的是那些死區(qū)的誤差，產(chǎn)生位置誤差的主要原因一般來(lái)講是機(jī)床零件在加工的過(guò)程中由于傳動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的間隙以及彈性變形導(dǎo)致了加工的誤差。同時(shí)，在加工的過(guò)程中，加床的到頭需要克服摩擦力等的因素也會(huì)導(dǎo)致位置誤差的產(chǎn)生。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中位置本身的精度要受到比較大的影響，但是在閉環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)中，位置的測(cè)量主要取決于位置檢測(cè)裝置的精度和系統(tǒng)的速度放大系數(shù)，這樣的話(huà)所產(chǎn)生的誤差比較小。
    1.2. 數(shù)控機(jī)床加工中由于幾何誤差而導(dǎo)致加工精度誤差
    數(shù)控機(jī)床在加工的過(guò)程中，由于其刀具和夾具在受到外力的影響或者是在加工的過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量等外界因素的影響下，機(jī)床的幾何精度受到了一定的影響，機(jī)床上加工的零件產(chǎn)生了一定程度上的幾何變形。這樣的話(huà)就導(dǎo)致了幾何誤差的產(chǎn)生。據(jù)相關(guān)的研究，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生幾何誤差的主要原因可以從內(nèi)部因素和外部因素兩個(gè)方面衡量。機(jī)床產(chǎn)生幾何誤差主要的內(nèi)部因素是由于機(jī)床本身的因素而產(chǎn)生了幾何誤差。比如，機(jī)床的工作平臺(tái)的水平度，機(jī)床導(dǎo)軌的水平度以及直線(xiàn)度，機(jī)床刀具和夾具的幾何準(zhǔn)確度等。外部因素主要的是由于外界環(huán)境以及加工過(guò)程中的熱變形等因素產(chǎn)生了加工過(guò)程中的幾何誤差，比如刀具或者是零部件在切削的過(guò)程中，由于受熱膨脹產(chǎn)生壓力，從而導(dǎo)致零件變形，這樣的話(huà)就產(chǎn)生了一定的幾何誤差，從而影響到了機(jī)床的加工精度和零部件的加工精度。
    1.3. 數(shù)控機(jī)床加工中由于機(jī)床定位而產(chǎn)生加工精度問(wèn)題
    筆者通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)零件加工之后產(chǎn)生的誤差數(shù)據(jù)的分析和實(shí)踐操作可以看出，機(jī)床的定位在一定程度上對(duì)于數(shù)控機(jī)床零件加工的精度有比較大的影響。數(shù)控機(jī)床的零件加工誤差，從結(jié)構(gòu)的角度上看，精度的誤差往往是由于定位精度而產(chǎn)生，而由機(jī)床的給進(jìn)系統(tǒng)精度定位而產(chǎn)生的問(wèn)題是比較主要的問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的給進(jìn)系統(tǒng)通常是由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個(gè)部分組成的，定位的精度與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有很大的關(guān)系。在閉環(huán)系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床本身可以通過(guò)定位檢測(cè)裝置防治給進(jìn)系統(tǒng)中的主要部件產(chǎn)生一定的偏差，比如滾珠絲杠部件等。而對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)來(lái)講，由于影響因素較多，而其情況往往也比較復(fù)雜，無(wú)法進(jìn)行一定的定位監(jiān)控工作，所以對(duì)于數(shù)控機(jī)床零件加工的精度影響是比較大的。
    提高數(shù)控機(jī)床零件加工精度的對(duì)策
    在數(shù)控機(jī)床零件加工的過(guò)程中，其所加工的零件精度直接影響產(chǎn)品的自身質(zhì)量。部分的機(jī)械部件和緊密設(shè)備零部件對(duì)于加工精度的要求是非常高的，提高數(shù)控機(jī)床的加工精度是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。通過(guò)對(duì)比研究和分析，本文得出了以下的解決對(duì)策：
    2.1. 通過(guò)數(shù)控機(jī)床的原始誤差提高加工精度的方法
    數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，產(chǎn)生誤差是在所難免的，被加工零件與數(shù)控機(jī)床之間存在誤差是必然的現(xiàn)象。這種一定存在的誤差我們稱(chēng)其為元是誤差。所以，要想提高數(shù)控機(jī)床零件加工的精度，控制數(shù)控機(jī)床的原始誤差是比較重要的對(duì)策。針對(duì)產(chǎn)生原始誤差的可能性進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估與分析，根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因和誤差的主要類(lèi)型制定相對(duì)應(yīng)的改進(jìn)方法。機(jī)械零件在加工的過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床的自身位置精度和幾何精度是十分重要的。其對(duì)所加工零件的加工精度有非常大的影響。要通過(guò)位置控制和結(jié)合精度的控制，減少誤差的產(chǎn)生以及幾何誤差的影響。同時(shí)，對(duì)于加工過(guò)程中所產(chǎn)生的變形誤差，要使用風(fēng)冷和水冷等方法控制整個(gè)過(guò)程的熱變形。減少由于熱變形而產(chǎn)生的精度影響。
    2.2. 設(shè)計(jì)合理的機(jī)床核心部件避免誤差
    機(jī)床的定位精度對(duì)零件的加工有非常大的作用，影響機(jī)床定位精度的核心部件，比如給進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)軌與工作平臺(tái)的直線(xiàn)度、水平度等。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的過(guò)程匯總，要合理的選擇核心部件。比如在選擇機(jī)床中的滾珠絲杠過(guò)程中，要充分考慮到滾珠絲杠的精度，適當(dāng)選取和安裝比較成熟的滾珠絲杠技術(shù)。滾珠絲杠的支撐也要選擇合理的，要與系統(tǒng)的傳動(dòng)精度密切配合。同時(shí)，滾珠絲杠的支撐主要來(lái)講要由軸向載荷和回轉(zhuǎn)速度決定。在此基礎(chǔ)上，選擇精度比較高的固定和支撐方式，并且再設(shè)計(jì)過(guò)程中要嚴(yán)格的對(duì)滾珠絲杠的承載能力進(jìn)行考核。
    2.3. 使用實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)提高加工精度
    隨著數(shù)控技術(shù)不斷提高，對(duì)于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)全程的監(jiān)控，在這個(gè)過(guò)程中就能夠及時(shí)的調(diào)整加工中的誤差環(huán)節(jié)，并且要對(duì)加工過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的采集和分析，并且及時(shí)反饋到控制終端，通過(guò)誤差數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的誤差補(bǔ)償，進(jìn)行及時(shí)的判斷，提高零件的加工精度。