隨著科技的發(fā)展，機械在人們生活中出現(xiàn)的頻率越來越高，人們生活的各領(lǐng)域都有數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。與普通車床相比較數(shù)控車床在加工精度、作業(yè)效率、自動化程度等方面具有明顯的優(yōu)勢。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對零件加工精度的要求也越來越高。在實際加工生產(chǎn)中，數(shù)控機床還不能完全發(fā)揮它的性能，在高精度工件加工上還存在許多不足，想要滿足人們對工件加工的精度要求，就需要弄清楚影響數(shù)控車床加工精度的因素，并針對這些因素做出相應(yīng)的優(yōu)化方案。
1、概述
1.1數(shù)控車床的工作原理
在普通車床的機床本體基礎(chǔ)上加入CNC系統(tǒng)（計算機數(shù)字化控制系統(tǒng)）形成一種新的車床就是數(shù)控車床，其融合了多項先進科學(xué)技術(shù)，具有加工精度高、作業(yè)效率高、自動化程度高等優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械加工行業(yè)。數(shù)控車床的工作原理與傳統(tǒng)車床不同，它是通過數(shù)控設(shè)備對實際要加工零件進行描述和編織語言，傳輸?shù)接嬎銠C控制系統(tǒng)中去，再進行操作，該流程通過數(shù)字傳輸設(shè)備、CNC裝置、控制面板等去完成，其工作過程為：工作人員先將待加工零件裝置在機床本體的卡具上；工作人員將待加工零件需要加工的要求（加工形狀、尺寸和精度等）通過控制面板輸入到CNC系統(tǒng)中；工作人員在CNC系統(tǒng)中繪制出零件需要加工的信息（刀具移動軌跡及其他相關(guān)信息）；以上信息通過CNC裝置轉(zhuǎn)化為代碼記錄在程序中，之后再傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中[2]；傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中的信息通過PLC系統(tǒng)進行譯碼和運算，然后傳出指令，下發(fā)給電氣回路、主軸伺服裝置及其他輔助裝置等；CNC系統(tǒng)中的各裝置將帶動機床進行工作（依據(jù)之前錄入和轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)），從而加工出符合要求的零件。
1.2數(shù)控車床的特點
與傳統(tǒng)機床相比較數(shù)控車床加入了CNC系統(tǒng)，在各方面工作中數(shù)控車床零件加工具有明顯優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在四點：①加工精度高。數(shù)控車床在傳統(tǒng)車床的基礎(chǔ)上加入了CNC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的精準(zhǔn)度很高，可以為機械零件加工提供穩(wěn)定性和一致性保障。②加工深度高。CNC控制系統(tǒng)可以通過匯編多種程序?qū)崿F(xiàn)多個坐標(biāo)聯(lián)動的功能，因此可以加工出形狀更加復(fù)雜的機械零件[3]。③提高工作效率。該系統(tǒng)可以通過改變輸入程序去控制不同的加工零件，這種系統(tǒng)可以節(jié)省零件的計算評估時間，從而提高工作效率。④自動化程度高。數(shù)控車床加工零件的效率時傳統(tǒng)車床的好幾倍，其自動化程度高，在零件加工上能夠批量進行，提高了工作效率減少了工作人員的工作強度。
2、影響數(shù)控車床加工精度的因素
2.1伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)可以精準(zhǔn)的跟隨或復(fù)制車床工作的某一過程，因此還被稱為隨動系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)等，是整個數(shù)控車床系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)。車床的零部件加工工作就是伺服系統(tǒng)通過驅(qū)動機床部件來完成的，而零件的加工精度也是由伺服系統(tǒng)控制的（由其自身的電機驅(qū)動絲杠的傳動精度決定）。在實際的加工工作中，數(shù)控車床多使用閉環(huán)控制伺服進給系統(tǒng)，該系統(tǒng)在傳遞信號之后絲杠會發(fā)生反向運轉(zhuǎn)，從而會出現(xiàn)短時間的空轉(zhuǎn)狀況。空轉(zhuǎn)狀況會引起反向間隙誤差，進而會對零件加工精度造成影響[4]。
2.2刀具參數(shù)
數(shù)控車床通過程序控制的刀具對零件進行加工完成產(chǎn)品的切削。在實際工作中，切削棒料零件的車刀軸線不是固定的，會產(chǎn)生一定程度的變化，從而導(dǎo)致刀尖圓弧半徑變大，切削產(chǎn)品的偏差也就越大。這些變化會導(dǎo)致軸線尺寸變大、車床刀的主偏角變小等。如果這些偏差不被及時糾正，就會導(dǎo)致偏差越來越嚴(yán)重。因此，在CNC控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具參數(shù)時，要實事求是，在遵循軸向尺寸變化規(guī)律的基礎(chǔ)上設(shè)定合理的軸向位移長度、刀尖圓弧半徑和主偏角等全面分析車刀的各項參數(shù)[5]。在進行程序編程之前要清楚待加工產(chǎn)品的特性，對刀具軸線偏差進行科學(xué)的分析與修正，從而完成理想的零件加工。
2.3切削用量的選擇
切削速度、切削深度和進給量這三者被稱為切削三要素，即切削用量；這三個因素直接影響到零件加工的精度和表面粗糙程度。在零件加工的初級階段，大多選擇較大的背吃刀量來提高效率，但是背吃刀量越大切削力就越大，這種切削用量容易造成刀具和零件的損壞，對產(chǎn)品的加工精度造成很大的影響。在零件的精加工階段，對工件的精度要求更加嚴(yán)格，所以該階段要選擇較快的切削速度和較小的進給量，同時還要根據(jù)實際的背吃刀量預(yù)留出適當(dāng)?shù)木扔嗔俊?/span>
3、數(shù)控車床加工精度的優(yōu)化方案
3.1誤差改進方法
誤差對數(shù)控機床加工產(chǎn)品的精度具有很大的影響，想要提高加工產(chǎn)品的精度，就一定要善于利用誤差補償法，即在系統(tǒng)的補償功能基礎(chǔ)上，將軟件和硬件進行有機結(jié)合，補償已經(jīng)存在的坐標(biāo)軸，以此來提高加工零件的精度。如果在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)誤差問題，最好的解決辦法是使用反向偏差補償法來消除潛在誤差和提高定位精度。反向偏差補償法與誤差補償法是不同的，它是在機床工作過程中，盡量縮減零件的誤差和潛伏誤差，把總的誤差縮減在一個可控的范圍內(nèi)，如圖2所示為半閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理[6]。但是，該方法與誤差補償法相比費用較高，因此，還需要不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，以求達(dá)到低成本、低誤差、高精度的加工過程。圖2半閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理
3.2重視對車床機控的維護
數(shù)控車床的工作原理是通過內(nèi)置的CNC控制系統(tǒng)對信息進行加工處理，通過變換程序和主軸更換刀具完成產(chǎn)品的加工，屬于機電一體化產(chǎn)品。因此，機床需要時常進行檢查，在重要部位進行油位和潤滑，同時還需要定期進行濾網(wǎng)清理、精度調(diào)整等工作。而且，數(shù)控車床不宜長時間閑置，該機床是通過計算機進行控制的，與電氣系統(tǒng)和機床系統(tǒng)有著密切關(guān)聯(lián)，如果長時間沒有作業(yè)，系統(tǒng)的插頭接觸、電池等容易出現(xiàn)問題，再次使用時可能需要進行更換才能正常工作。
3.3抑制伺服系統(tǒng)的誤差
伺服系統(tǒng)是整個數(shù)控車床系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，在車床加工中具有重要的作用，它出現(xiàn)問題后會直接影響到工件加工的精準(zhǔn)度[7]。因此，在數(shù)控機床的工作過程中一定要重視伺服系統(tǒng)的誤差問題。可以從以下兩個方面進行優(yōu)化：從車床開始的設(shè)計環(huán)節(jié)就要引起重視，驅(qū)動裝置要采用動態(tài)性能好的，良好的動態(tài)性能可以增強伺服裝置的抗壓水平和、抗載能力等，盡可能的縮減了伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差可能性；伺服裝置設(shè)置好之后，要對CNC控制系統(tǒng)的參數(shù)進行進一步的優(yōu)化。
3.4防止熱變形誤差
隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)制造業(yè)對機床加工的精度要求也越來越高，而影響數(shù)控車床質(zhì)量的一個重要因素之一就是熱加工。在機床工作過程中，當(dāng)工件的精準(zhǔn)度越高時，往往受熱誤差的影響越高。熱誤差是由機床的零部件軸承和馬達(dá)由于工作受溫或者其他零部件的摩擦接觸所產(chǎn)生的，同時機床零部件的摩擦?xí)?dǎo)致周圍部件產(chǎn)生變形。我國現(xiàn)代制造業(yè)相對于發(fā)達(dá)國家來說發(fā)展緩慢，人們對數(shù)控機床的熱誤差認(rèn)識不夠，因此在日常生產(chǎn)中多會出現(xiàn)熱誤差。想要減少熱誤差的產(chǎn)生，就要從控制熱源開始，可以通過建造冷卻回路來控制溫差，減少熱量的產(chǎn)生和傳播。
3.5優(yōu)化床身導(dǎo)軌的幾何精度
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，數(shù)控車床的加工精度和效率都得到了改善。數(shù)控車床的性能和機構(gòu)也隨著科技的發(fā)展在進一步的更新，同時也對車床底座鑄件的重量、導(dǎo)軌精度等提出了更高的要求。主要表現(xiàn)在以下兩個方面：全新的數(shù)控車床需要更加靈活的斜床造型來支撐，傳統(tǒng)的復(fù)雜鑄件無法完成；企業(yè)要確保數(shù)控車床運行的穩(wěn)定性，不斷提高數(shù)控車床的抗彎水平和抗扭水平。
4、結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床加工技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，生產(chǎn)制造業(yè)對機床加工的精度要求也越來越高，零件加工的精度與質(zhì)量受數(shù)控車床技術(shù)的多方面影響[8]，相對于普通車床技術(shù)來說，在精度和質(zhì)量上已經(jīng)有所提高。但是，數(shù)控車床技術(shù)在工件精度加工方面還存在一些問題，只有將這些影響車床加工零件精度的因素抑制住，才可以提高數(shù)控車床加工技術(shù)的精度和質(zhì)量，從而提高企業(yè)在市場中的競爭力，促進企業(yè)經(jīng)濟增長。
