机床基础对机床精度的影响

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摘 要：随着社会的进步，数控机床在机械加工行业中的应用更加广泛，人们对其性能也不断提出新的要求。本文针对数控机床的精度问题进行探讨，重点就机床基础对机床精度的影响进行介绍和分析，然后提出几点建议，希望对数控机床的高精度化发展起到一定的指导作用。
　　关键词：数控机床 精度 探讨
　　中图分类号：TG502 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0095-01
　　近年来，在国家大力拉动内需和多项鼓励政策的驱动下，机械装备制造业在规模上实现了强劲增长，很多企业对高端装备业有了热情，在主机层面和零部件上有了明显的进步。但是，我国自主品牌制造业的核心竞争力普遍不强，中低端产能过剩、竞争尤为激烈，很多产业的高端环节都被外资品牌牢牢掌控；同时，在关键零部件和核心技术方面，长期以来一直被外资品牌‘卡着脖子’。这一块的落后，使得我国在制造许多高端产品方面做不到完全自主。高效的汽车引擎、飞机发动机涡轮盘、飞机机身、核电站构件、高速列车头等，都不同程度地依赖国外的机床。
　　1 机床精度的影响因素
　　影响机床质量的优劣，直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的，但主要是要求工艺性好，系列化、通用化、标准化程度高，结构简单，重量轻，工作可靠，生产率高等。
　　1.1 机床振动和变形
　　所有的电器产品在运行过程中都会出现不同程度的振动，这种伴随机械的运行而出现的振动往往会影响到内部构件的啮合程度，它不但直接导致了加工刀具的使用寿命，而且还会大大影响机械加工的精准度。随着机械运行周期的加长，同时还伴有刚度变形和热变形，众所周知，机床运行的环境相对比较复杂，出现机械碰撞是难免的事，刚度较低的机床，在整个运行过程中所受到的碰撞危害要远远大于刚度较高的机床，这种机床的内部构件极易受到碰撞而发生脱落和错位，从而导致了机床非正常运行。机械加工工程中的热变形，通常都是指机械内部热源所引发的对机床加工精度的影响。通常情况下，热源分为两种，一种是由于外部环境，比如阳光和取暖设备所造成的，另一种是由于机器运行过程中，机器内部构件在运行中，由于摩擦而产生的热量，这种不均匀的热源会加剧加工部件不同位置受到不同温度的干扰。加上各部件的热膨胀系数存在差异，就会对加工精度产生影响。
　　1.2 精度和表面粗糙度
　　要保证被加工零件的精度和表面粗糙度，机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响，因此是评定机床精度的主要指标。运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度，几何位置的变化量越大，运动精度越低。传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。以上三种精度指标都是在空载条件下检测的，为全面反映机床的性能，必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力，机床的刚度越大，动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。机床上出现的振动，可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下，由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下，系统被迫引起的振动为受迫振动。机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同，因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移，这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。
对于机床的动态精度，目前尚无统一标准，主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。
　　2 提高数控机床精度的措施
　　2.1 修复机床导轨精度
　　数控导轨大都是利用铸铁或者不锈钢所制造，在长时间的运行之下，加工部件和导轨之间往往会出现不均衡的摩擦程度，这样一来就会加大热量的急剧累加，不但加大了部件之间的表面摩擦还会加剧多于热量的产生。所以说，如果不及时修复导轨，势必会对机械加工带来一定的误差。通常情况下，我们对导轨所出现的轻微损伤，技术人员可以结合实际，利用一些先进的金属修复材料对导轨进行维护和修复，这样不会影响加工的进程，而对于一些受损比较严重的导轨，则要利用人工刮研的方式进行表面维护和修复。（转载自新智造网，侵删）
　　2.2 调整主轴精度
　　机床在运行过程中，刀具和加工工件都是通过主轴进行固定，因此主轴精度的高低直接影响加工部件质量的高低。机床在大周期的运行环境下，回转精度和主轴的稳定性因为受到摩擦和机械的振动受到不同程度的影响，因此在实际工作中一定要定期对其进行精度的修复和维护。如果出现精度相差比较大的情况，就需要对主轴进行拆卸修复，拆卸之后要进行详细的检查，然后根据检查结果作出相应的修理计划和方案。不过在实际工作中，很多单位都是对主轴轴承进行简单的更换，有的也只是重新设定一下轴承的间隙以及相应的螺丝进行紧固处理。
　　3 结语
　　笔者在实际生产的过程中发现，机床自身的误差也是一个不可忽视的影响因素。其主要来源于机床构建的传动所产生的误差，也有的是因为出厂前机床本身就有工艺上的不足，所以伴随长时间的运行，这种先天性的不足就会越来越明显。为了进一步降低整个机床所有零部件在生产和安装的过程中所出现的一系列问题，无论是生产企业还是加工企业都在加大优化改进的力度，西方国家通过利用新材料的优势逐渐替换传统材料来减小误差。我国的研究人员通过对机床的导轨、工作台、主轴系统、床身等相关部件的抗振性与静动刚度的进一步分析，从结构方面改善数控机床的误差精度。通过使用高精度的设备检测，对机床所有的部件进行了精度测量，从而获得影响精准度的主要原因。系统通过自动分析，得出当前机床加工的精度数值，最后将整个数据逐一反馈到数控系统中，收到相应数据之后系统就会进行分析，根据分析结果系统就会做出必要的参数调整，以达到加工最佳效果。
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