走心式數控車(chē)床（又稱(chēng)數控走心機或走芯機）的加工精度直接影響機械零件的質(zhì)量，因此加工精度的影響因素受到廣泛關(guān)注。在此，概述數控車(chē)床組成和工作原理的基礎上，探討一下數控車(chē)床加工精度的影響因素，并提出了提高數控車(chē)床加工精度的有效措施，對于進(jìn)一步探討數控車(chē)床加工精度的提高措施有一定的借鑒作用。

  數控車(chē)床尤其是數控走心式車(chē)床（俗稱(chēng)走心機）在如今的機械制造業(yè)中已得到廣泛的應用，為企業(yè)和社會(huì )創(chuàng )造十分顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。機械產(chǎn)品的精度直接影響著(zhù)產(chǎn)品的工作性能，而數控走心式車(chē)床的精度控制直接影響著(zhù)所加工機械產(chǎn)品的精度。隨著(zhù)機械制造業(yè)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的精度要求越來(lái)越高，相應地對于數控車(chē)床的加工精度也提出了更高的要求。就一般數控車(chē)床而言，其加工精度大體由4 部分決定：車(chē)床本身制造的精度；數控編程精度；車(chē)床伺服系統精度；插補環(huán)節的精度。走心式車(chē)床在加工過(guò)程中尤其是走心機加工，每一個(gè)過(guò)程因素也都有可能影響到加工精度，例如卡緊環(huán)節、檢測環(huán)節以及外部環(huán)境等。所以對數控車(chē)床的精度控制要進(jìn)行綜合考慮和控制。

 1、數控車(chē)床的組成

 數控車(chē)床主要由4 部分組成：主機系統，數控編程系統，驅動(dòng)系統，加工輔助系統［1］。

 1）主機系統。主機系統是機械加工的主體部分，主要實(shí)施對工件的切削加工。其組成部分主要由主軸、床身、立柱、進(jìn)給構件等加工部件。

 2）數控編程系統。數控系統是有別于普通機床的關(guān)鍵部分，也是數控加工的核心部件，由硬件設備和相應的軟件組成，主要完成機械加工的程序輸入和存儲，部分數控機床也可以完成對輸入參數的加工和處理，完成某些特定的操作功能。

 3）驅動(dòng)系統。驅動(dòng)系統為數控車(chē)床加工提供原動(dòng)力，完成機械加工。主要包括主軸電機、主軸驅動(dòng)結構、進(jìn)給電機、進(jìn)給結構等，通過(guò)伺服機構由驅動(dòng)系統控制實(shí)現主軸運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)。

 4）加工輔助系統。加工輔助系統是指在加工生產(chǎn)過(guò)程中一些必要的輔助機構，保證切削加工的順利完成。主要包括噴射機構、排屑機構、數控轉臺、監測與檢測機構，主要作用為冷卻、排屑、照明、潤滑等。

 2、數控車(chē)床的工作原理

 數控車(chē)床與普通車(chē)床在加工過(guò)程上有很大的區別，普通車(chē)床加工時(shí)需要加工人員根據零件加工圖不斷改變車(chē)刀的運動(dòng)軌跡，來(lái)完成機械零件的加工。而數控車(chē)床是將刀具以及相關(guān)構件通過(guò)數控編程語(yǔ)言進(jìn)行設定，輸入NC 的裝置，通過(guò)伺服系統驅動(dòng)相應的車(chē)床構件完成零件的加工，其具體過(guò)程如圖1 所示［2］。

 3、數控車(chē)床加工精度的影響因素

 數控車(chē)床本身的機械加工精度以及伺服系統驅動(dòng)精度都能夠影響數控車(chē)床的加工精度。具體細分影響數控車(chē)床加工精度的原因主要有車(chē)床本身幾何誤差、車(chē)床熱變形誤差、伺服系統驅動(dòng)誤差、車(chē)刀參數變化引起的誤差等。在數控車(chē)床加工中，伺服系統驅動(dòng)誤差、車(chē)刀參數變化引起的誤差較為普遍。下面對這兩種影響因素進(jìn)行詳細分析。

 3.1 伺服系統驅動(dòng)因素

 由數控車(chē)床工作原理可知，伺服系統通過(guò)驅動(dòng)車(chē)床部件完成零件的加工，其具體過(guò)程為：數控車(chē)床的定位由滾珠絲杠完成，滾珠絲杠由伺服電機驅動(dòng)進(jìn)行控制，滾珠絲杠的傳動(dòng)誤差成為定位精度影響因素之一。

  數控車(chē)床一般采用半閉環(huán)控制伺服進(jìn)給系統控制，其工作原理如圖2 所示［3］。在正常加工過(guò)程，絲杠由伺服電機控制進(jìn)行反方向運轉時(shí)，會(huì )出現空隙的空運轉現象，造成反向間隙誤差。同時(shí)數控車(chē)床的傳動(dòng)和運動(dòng)機構在外力作用下會(huì )產(chǎn)生彈性變形，并且加工部位與車(chē)床其他部位受力不同，造成彈性間隙發(fā)生也影響加工精度。此部分誤差為反向間隙誤差和正向傳動(dòng)運轉誤差的疊加。

  3.2 車(chē)刀參數變化因素

  數控車(chē)床的加工過(guò)程主要是車(chē)刀在編程控制下對零件進(jìn)行切削，達到所需的工件形狀。車(chē)削加工的車(chē)刀存在主偏角和刀尖圓弧半徑［4］，對棒料類(lèi)進(jìn)行加工時(shí)，其軸線(xiàn)尺寸會(huì )存在一定的偏差，這一偏差與主偏角成反比，隨主偏角的增大而減小，與刀尖圓弧半徑成正比。所以，在對數控車(chē)床進(jìn)行編程時(shí)需要根據加工零件的特點(diǎn)，將軸向尺寸的偏差規律考慮在內，對其相關(guān)位移長(cháng)度進(jìn)行調整。在數控車(chē)床運轉時(shí)，車(chē)刀的刀尖圓弧半徑、主偏角、刀尖與零件中心的高度偏差等都可能影響數控車(chē)床的加工精度，需要在編程時(shí)進(jìn)行考慮和分析。

  根據以往的研究，影響數控車(chē)床加工精度因素的影響程度存在一定的差別，對其匯總分類(lèi)可得：車(chē)床本身誤差所占比例為45%~65%，加工中的過(guò)程誤差所占比例為25%~40%，檢測誤差所占比例為10%~15%。

  4、提高數控車(chē)床加工精度的有效措施

  如何提高數控車(chē)床走心機的加工精度，生產(chǎn)出更加精密的零件，一直是加工領(lǐng)域關(guān)注和研究的重點(diǎn)，根據數控車(chē)床加工精度的影響因素，可通過(guò)提高導軌幾何精度、誤差補償法、誤差防止法控制和提高加工精度。

  1）提高導軌幾何精度。數控車(chē)床的發(fā)展趨勢為高切削速度、高加工精度，較高的切削速度必然會(huì )引起振動(dòng)，所以需要導軌具有較好的精度穩定性和較高的剛度，可以采用鋼制滑動(dòng)軌道整體磨削的方法進(jìn)行提高。具體方法為：走心式數控車(chē)床在設計時(shí)采用淬硬處理后的鋼制滑動(dòng)導軌，用螺釘固定在由導軌磨床磨削后的平面上，導軌與導軌基座之間縫隙用注塑填充物進(jìn)行充實(shí)，最后進(jìn)行整體磨削，獲得較好的幾何精度。

  2）誤差補償法。誤差補償法是通過(guò)數控系統的補償功能，對已存在的坐標軸偏差進(jìn)行補償的方法，精度不高的車(chē)床可以通過(guò)誤差補償法加工出較高精度的產(chǎn)品。此方法可由硬件或軟件完成。例如采用半閉環(huán)伺服系統的數控車(chē)床，由于反向偏差的影響其定位精度存在誤差，可以采用對反向偏差補償的手段消除誤差［5］。

  3）誤差防止法。誤差防止法是在數控機床的設計和制造階段通過(guò)提高機械零件的精度來(lái)消除可能存在的誤差。此方法能夠從整體上較好地減小加工精度的誤差，但是成本較高，并且此數控車(chē)床在原有基礎上繼續提高加工精度難度較大。

 5、結語(yǔ)

 隨著(zhù)制造業(yè)的發(fā)展，數控車(chē)床作為一種高效率的自動(dòng)化機床被廣泛應用，其加工精度的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和工作性能。本文在簡(jiǎn)要闡述數控車(chē)床組成和工作原理的基礎上，研究了數控車(chē)加工精度的影響因素，主要對其伺服系統驅動(dòng)因素和車(chē)刀參數變化因素進(jìn)行了詳細分析。并提出了3 種提高數控車(chē)床加工精度的有效措施，分別為：提高導軌幾何精度、誤差補償法，誤差防止法。對于進(jìn)一步研究和分析數控車(chē)床加工精度具有一定的參考價(jià)值。