数控机床加工精度可靠性探析范文

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摘要：随着科学技术水平的提高，数控机床加工技术已经变成人们日常生活当中不可替代的重要技术之一。数控机床综合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机等多方面的能力，是非常典型的机电一体化产品，其具有高精确性、高效性以及高软性等优点。然而，在实际生活中，零件加工经常会因为各种各样的原因，使得工件的精确度达不到要求，存在误差。为了提高数控机床对产品的加工质量，减小误差，则需要对数控机床的加工工艺及其精度进行有效的研究。鉴于此，本文主要针对数控机床的加工精度的可靠性进行详细的分析。

关键词：数控机床；加工精度；误差；可靠性

数控机床作为机械制造工业的基础，为机械制造工业的发展和进步作出了重要的贡献。随着对数控加工工艺的不断深入研究，数控机床的自动化、智能化水平也在不断的提高，推动了我国机械制造业的飞速发展。

1数控机床的精度影响及分析

1.1间隙误差的影响

目前数控机床的加工精度有了飞速的发展，数控机床的加工精度由以前的0.01mm的丝级提高到了0.001mm的微米级，超精密数控机床的精度可以稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。数控机床的机械传动构件主要是由减速齿轮、连轴节以及滚珠丝杠副及支承轴承组成[1]。然而在构件当中，如果产生了间隙，将会在整个数控机床的加工环节当中产生误差，因此在组装的时候，安装人员需要采用合理有效的方式对机床进行测量，将测量结果通过数学模型进行误差分解，并将各个基数输入到程序控制中，进而能够做到偏差数据最小化和补偿适当。

1.2精度的反向误差控制

数控机床的动态精度可以通过对机床各轴的定位精度、重复定位精度以及反向误差进行检测。数控机床的定位精度对机床的精度有着密不可分的联系。反向误差的检测方式是在测量的坐标轴内，在靠近行程的中点击两端的三个位置进行多次测定，算出每个位置的平均值，平均值中的最大值便是反向偏差测量值，测量的时候务必记得需要先移动一段距离。

2数控机床加工操作中的误差产生原因

2.1开环控制数控系统

开环控制系统中的输出误差主要来源于步进电动机，因为在步进电动机的正常运作当中，会产生震荡现象，甚至在某些情况下还可能产生共振现象，这些都可能造成动态误差；除此以外，误差还可能来自于步进电动机的启停，无论是启动还是停止，都需要一定的时间，在这个时间段，电动机的转动基本上都是滞后于控制脉冲的[2]。

2.2闭环控制数控系统

对于闭环系统的位置检测，基本上已经将传动链的误差考虑进去了，具有一定的精度性，然而，在调试的过程当中，还是反馈出了许多的问题。制造误差和安装误差都可能引起反馈系统产生误差，并且机床零件以及各个机构之间也时常会产生误差，如此一来，在检查装置的时候得到的测量值就出现了误差，不再精准。

2.3传动系统误差

不同类型的数控机床，因为其性能不同在坐标轴内运行时，在升降速阶段升降速率也会存在差异，可能会导致在零件切割的时候，拐角位置出现误差。针对这些误差。可能需要对数控机床的传动系统进行优化，根据不同的数控机床，在拐角位置进行一定的进给速度或者减速设定，通过拐角之后再加速。

2.4刀具磨损误差

数控机床刚开始运行的时候，刀尖磨损速度可能会比较快，随着时间的关系，会出现一个稳定期，到后期又会逐渐的加速。并且因为是在高温高压的环境下，数控机床又是不停机的持续工作，被加工的材料就会出现一定的误差[3]。

2.5编制程序误差

编程程序误差主要是产生于数控编程软件，可以当做是插补误差，在所有的误差因素当中是影响最大的一个。如果使用不精准的数据，可能会造成整个工序出现比较大的误差，甚至会对轮廓轨迹的加工进度造成直接的影响。可能有些数控机床的系统能够根据轮廓的几何数据进行自动计算，也有些必须要经过手动计算才能够完成，在计算过程中，必然会出现误差。

2.6加工线路误差

数控机床对工件进行加工操作的时候，刀具的进给、退刀以及换刀，都可能在工件的表面留下刮痕或者损害，如果使用磨损严重的刀具，可能对机床的使用性能和使用寿命造成影响。加工工件的时候，如果工件的表面或者位置出现误差，最直接的影响就是对数控加工路线产生误差，进而影响工件的加工精准度，若持续加工，可能会因为产生的切削热造成刀具与工件的位置产生偏差，导致产生加工误差。

3数控机床加工精度的优化措施

3.1降低数控机床的系统误差

首先需要对可能会产生原始误差的原因进行分析，进而制定相对应的改进措施。如果是因为元件问题，则需要控制好元件的质量，在符合电机要求的条件下，选用合适的步进角度。然后要保证驱动电路必须完好，通过步进电动机的控制能力，选择最佳的驱动电路进行作业。对于大型的设备，应该根据设备需要的精准度，对步进电机的步数进行合理的补偿。

3.2提高数据机床的程序编写能力

数控机床的程序编写对于批量化生产的效果可能会造成直接的影响。在加工之前，可以采取手工编程的方法编写，也可以利用计算机辅助软件进行编程，采用合理的加工编程程序，可以减少许多人为的失误，而且能够更科学的控制精准度。

3.3提高数控机床的设计

对于数控机床的整体设计而言，其本身就有一定的刚度原则，提高机床的设计合理性，能够确保机床形变能力传递到每个部件中，避免局部结构变形。而且数控机床本身就有许多的测量需要校对，如果采用普通的管理方式对待数控机床，是极其不合理的。在管理上需要对生产进行合理的布局，尽量减少周边环境的影响。在加工的进度上，需深入的了解加工要求，综合考虑各种因素。

3.4提升机床导轨的几何精度

使用机床加工工件时，需要对机床的导轨进行几何精度的计算和校对。如果是全功能一体式的数控机床，通常是斜床式的床身，进而能减少机床的重量，提高机床的导轨精度，还能够在一定的程度上提升负载能力，进而能够保证机床可以在高负载下进行高精度的加工[4]。

3.5事先预防误差

加工之前，通过合理的设计，消除误差元素，减少在生产过程的误差概率。误差预防可以通过机床结构的改善、优化零部件的装配精准度以及提升数控机床的整体刚度来实现。加工的时候，需要注意加工环境，减少干扰因素的影响，并且要仔细的分析机床设备产生的热量，进而提高机械加工的进度。

3.6机床精度监测及补偿

双频激光干涉仪是检测数控机床的重要设备之一，能够检测机床的反向偏差以及定位精度等。首先需将测量系统安装在测量的坐标轴上，将激光头安装在坐标轴线方向地面上的三脚架上，并且将机床的工作台上放置好测量反射镜，激光器和反射镜之间的光路上放置好干涉镜，调整好激光头，将光路调直在一条线上，在激光预热之后输入测量的参数，依据机床后边的测量环境，制定相应的测量程序，判断定位精度以及方向间隙是否超过了误差范围，补偿之后再次测试精度，直到各个数据符合机床工作的要求。

4结束语

在整个机械加工过程中，有许多因素会影响数控机床加工精度，应该将各种干扰因素综合考虑，不管是对小批量的零件加工，还是要求要中等精度的零件，找出解决间隙误差、编程误差、环境误差等问题的合理方案，以达到减小误差的目标，进而有效提高对数控机床加工精度的可控性。

参考文献：

[1]盖立武，郭聪聪，朱学超.数控车床加工中常见问题的分析与解决[J].煤矿机械，2014，35(11)：154-156.

[2]王桂龙.数控机床加工精度的影响因素及改善措施[J].农机使用与维修，2018(9)：10-11.

[3]陈群英.数控机床加工精度的影响因素及其控制措施[J].科技风，2012(7)：153.

[4]周永.基于多类型伺服的三轴数控机床控制系统研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

作者:杨啟鑫 单位:贵州电子信息职业技术学院