经济型数控机床加工精度影响分析

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摘要：当前对于数控加工领域来说，提升经济型数控机床加工精度一直以来都是人们研究的重点，同时也是进行数控机床改造的主要方向，对数控机床加工领域的发展有着非常重要的意义。分析步进电机驱动经济型数控机床的加工精度主要影响因素，提出促进精度提升的主要策略和方法。

关键词：经济型；数控机床；加工精度；影响因素

对数控机床进行改造，主要目的是提升其加工精度。根据对当前实际情况的分析，对经济型数据机床的加工精度产生影响的因素比较多，比如原机床精度、静动态特性、刀具形状误差、机床调整、对刀偏差、伺服系统性能等，这些因素与数控机床加工精度相关，也是研究的重点。

1步进电机对数控机床加工精度的影响

1.1步进电机步距角的影响

从经济型数控机床的组成结构来分析，步进电机是影响最为直接的部件，主要是受到其脉冲当量k的影响，该参数通过下式进行计算：k=αit／360式中：α为步进电机步距角，（°）；i为齿轮减速比；t为滚珠丝杠导程，mm。步进电机在生产加工中，其定子齿与极分度不均、转子齿形加工不准确和负载力矩的波动影响，会导致驱动电源各相电流不平衡，进而导致平衡点不一致，使电机的实际步距角和理论步距角存在较大的差异。结合上式进行计算，步距角差值会给脉冲当量k产生直接的影响，最终导致数控机床加工精度不能达到规定要求。步距角误差根据下式进行计算确定：式中：αmax为测得最大正步距角，（°）；αmin为测得最大负步距角，（°）然后可以根据下式确定电机步距角误差所导致的脉冲当量误差：不同等级的电机的步距角精度有着很大的不同。为了能够更好地促进数控机床加工精度的提升，在综合分析电机成本的前提下，应该尽量选择使用等级较高的步进电机，从而可以提升加工的精度和水平。

1.2步进电机动态特性方面的影响

步进电机的动态特性主要影响步距角的稳定性，如果没有严格控制，会导致出现脉冲当量误差过大的情况,进而导致机床加工精度比较低，影响最终加工效果。步进电机在运行中属于二级振荡工作的方式，在脉冲响应阶段的控制中，主要表现的是转子转动衰减振荡的形式。因为电机结构组成有一定的特殊性，其自身的阻尼非常小，如果脉冲频率与电机的固有频率比较相近，就会在工作中出现共振的情况。电机响应过程中在转子衰减之后再次回到平衡点附近的位置上，然后就是脉冲出现，转子会逐步从新状态直接获得能量并且围绕新的平衡点开始衰减振荡。在控制振荡频率和电机固有频率比较相近的条件下，振荡幅值就会逐步增大，导致动态误差也会增大，进而导致出现失步情况。动态误差的出现，会直接导致步距角发生变化，进而就会出现传动精度不足的情况。为了能够促进数控机床加工精度的提升，应该防止出现共振的问题，以消除动态响应误差。如有必要，可以在电机轴外增加阻尼环装置，以适当增大阻尼，从而降低振荡的影响。

2进给机构对数控机床加工精度的影响

2.1滚珠丝杠导程误差的影响

滚珠丝杠在加工制造中存在导程误差，很多情况下都是无法避免的。根据目前的计算标准，丝杠导程误差导致的脉冲当量误差可以按照下式进行计算：因此，在数控机床的加工制造环节，应该选择精度比较高的滚珠丝杠部件，减小丝杠导程误差，从而可以促进机床加工精度的提升。

2.2进给机构间隙的影响

在进给机构各个元件的组成中，会因为多个间隙共同存在而导致工作台的精度无法达到要求，尤其是在运动换向的过程中，会因为间隙的存在而直接影响数控机床的加工精度。

3编程误差对数控机床加工精度的影响

数控机床和传统形式的机床存在明显的区别，最终的零部件加工精度和加工过程有着直接的联系，同时也会受到编程的影响；因此，如果零部件加工程序编写存在很多的问题，或者偏差过大，将会直接导致编程误差的存在，进而降低加工精度。

3.1编程中逼近误差的影响

逼近误差主要是通过近似算法逼近零部件轮廓所产生的误差形式。在进行非圆曲线部分的加工环节，如果采用直线轮廓取代曲线轮廓的方式，刀具加工之后所形成的轮廓就不能准确地和加工轮廓重复而导致误差的存在。如果被加工的零部件轮廓成形方程已经知道，则应该在编程中采用列表曲线逼近的方式，此时就无法真正地确定逼近误差，加工精度的控制难度也会加大。

3.2插补误差的影响

经济型数控机床在进行工件加工过程中，倾斜直线通常是通过刀具根据平面中的坐标轴的方向沿着折线加工形成，从而会导致工件表面存在锯齿形，此时就会产生插补误差。对于插补误差来说，主要是受到如下几方面因素的影响：机床自身的分辨率、机床的脉冲均匀性、机床控制系统在工作中的动态特性、插补选择方式、插补计算方法等。如果没有综合考虑这些因素，就会导致插补误差的存在，进而对最终的零部件加工精度造成比较大的负面影响。

3.3编程中圆整误差的影响

使用步进电机的经济型数控机床在机械加工时，脉冲当量的数据会对直线位移最小数值产生直接的影响。在编程过程中，主要是根据零部件的尺寸，将其直接转化成为控制脉冲的数据。尺寸最小单位就是脉冲当量值，该数值与机床加工精度的极限值有着关联。零部件的结构尺寸在数据处理时，只能将其圆整到一个脉冲当量值，但是会直接导致编程过程中就存在圆整误差，这一误差将会给最终的加工精度造成不利的影响。从实际加工情况分析，编程误差对机床加工精度所造成的影响是最为直接的，通常来说并不需要专用的软件来进行补偿，但是可以通过插补间隙或者增加机床分辨率等方式来进行处理，以更好地促进最终加工精度的提升。

4结语

经济型数控机床加工精度的影响因素比较多，本文重点分析比较常见的几种，除此之外，还有加工环境、对刀、换刀等，不同的因素对精度的影响也是不同的，需要采取相应的措施和积极研发新技术，以促进数控加工技术的提升。

参考文献：

[1]伍月桂,陈柏良.影响数控机床加工精度因素及改进关键问题分析[J].内燃机与配件,2019(23):78-79.

[2]段世佩.数控加工精度的影响因素分析及提升策略探讨[J].南方农机,2018,49(18):75.

[3]周红.影响经济型数控机床加工精度的因素分析[J].邵阳学院学报(自然科学版),2005(2):58-60.

作者：袁振东 单位：焦作技师学院