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摘要：随着科学技术水平的不断提升，机械加工得到了长足的进步，使用频率也是越来越高。数控机床已经在机械结构、伺服驱动以及控制系统等方面较普通机床有了非常明显的进步。但是，在实际的工作中，我们并不能完全控制数控机床的加工精度，因此，需要对影响数控机床加工精度的因素进行分析，继而找出针对性的解决办法，才能彻底发挥出数控机床的优异性能。
关键词：数控机床；加工精度；问题；控制
中图分类号： TG659 文献标识码： A
引言
随着社会的进步，我国的科学技术也随着飞速发展，人们现代化的生活中，机械化已在人们的生活中得到广泛使用。机械化使用让人们从繁忙的体力劳动中解脱了出来，同时机械加工技术也得到了飞速的发展。如果使用机械化，那么数控机床上生产的产品，都只是依赖于机床自身加工精度。然而在数控机加工中仍然存在许多影响，影响数控机床的加工精度有很多，使用过程中也会出现很多的不确定因素对加工精度造成影响。在此本文就数控机床加工精度的影响因素进及改进措施进行以下探讨。
一、当前数控机床加工中精度存在的问题
1、数控机床加工中的位置误差对加工精度产生了影响
位置上的误差指的是经过加工之后的零件其自身的表面、轴线或者是对称平面之间的相互位置相对于其理想的位置有偏离或者是变动的现象。比如在垂直度、位置度以及对称度等方面，都产生了一定的偏差。数控机床加工中的位置误差往往指的是那些死区的误差，产生位置误差的主要原因一般来讲是机床零件在加工的过程中由于传动过程产生的间隙以及弹性变形导致了加工的误差。同时，在加工的过程中，加床的到头需要克服摩擦力等的因素也会导致位置误差的产生。在开环系统中位置本身的精度要受到比较大的影响，但是在闭环随动系统中，位置的测量主要取决于位置检测装置的精度和系统的速度放大系数，这样的话所产生的误差比较小。
1.2.数控机床加工中由于几何误差而导致加工精度误差
数控机床在加工的过程中，由于其刀具和夹具在受到外力的影响或者是在加工的过程中所产生的热量等外界因素的影响下，机床的几何精度受到了一定的影响，机床上加工的零件产生了一定程度上的几何变形。这样的话就导致了几何误差的产生。据相关的研究，数控机床产生几何误差的主要原因可以从内部因素和外部因素两个方面衡量。机床产生几何误差主要的内部因素是由于机床本身的因素而产生了几何误差。比如，机床的工作平台的水平度，机床导轨的水平度以及直线度，机床刀具和夹具的几何准确度等。外部因素主要的是由于外界环境以及加工过程中的热变形等因素产生了加工过程中的几何误差，比如刀具或者是零部件在切削的过程中，由于受热膨胀产生压力，从而导致零件变形，这样的话就产生了一定的几何误差，从而影响到了机床的加工精度和零部件的加工精度。
1.3.数控机床加工中由于机床定位而产生加工精度问题
通过长期对零件加工之后产生的误差数据的分析和实践操作可以看出，机床的定位在一定程度上对于数控机床零件加工的精度有比较大的影响。数控机床的零件加工误差，从结构的角度上看，精度的误差往往是由于定位精度而产生，而由机床的给进系统精度定位而产生的问题是比较主要的问题。数控机床的给进系统通常是由机械传动系统和电气控制系统两个部分组成的，定位的精度与结构的设计中，与机械传动系统有很大的关系。在闭环系统中，数控机床本身可以通过定位检测装置防治给进系统中的主要部件产生一定的偏差，比如滚珠丝杠部件等。而对于开环系统来讲，由于影响因素较多，而其情况往往也比较复杂，无法进行一定的定位监控工作，所以对于数控机床零件加工的精度影响是比较大的。
二、提高数控机床零件加工精度的对策
1、数控编程对加工精度的影响
（1）加工路线的选择对数控机床加工精度的影响
编程中最重要的部分就是确定加工路线，所以加工路线的选择会对加工效率以及加工精度产生较大的影响。
（2）轨迹拟合对数控机床加工精度的影响
由于数控机床加工路线都是由小段的圆弧和小段的直线加工成的拟合曲线，所以一般的系统只能在加工非圆曲线时，用圆弧和直线来不断接近，造成拟合曲线和实际的非圆曲线存在一定的差距。因此我们大多采用等误差、等弦长、等间距的方法来进行非圆曲线轨迹的拟合，但是等误差法和其他两种办法相比，不仅可以提高加工效率还能保证拟合精度，这也是为什么我们通常都采用等误差法的原因。虽然非圆曲线轨迹拟合都采用自动变成完成，但是过程中一定会存在拟合误差，所以我们在需要的时候可以经过严格的计算来控制拟合误差。
（3）数据处理对数控机床加工精度的影响
由于编程尺寸公差带的换算和位置变成节点计算的问题，造成了数控机床的数据处理存在误差，这对加工精度造成了一定的影响。
（4）原点确定对数控机床加工精度的影响
对加工精度有着最大影响的就是原点的确定，所以在编程的开始阶段要通过零件图纸和加工的特点合理确定变成坐标系。由于加工精度受变成原点的影响很大，所以一定要严格按照最基本的工艺基准、设计基准以及编程基准的原则来确定变成坐标系，这样就可以很大程度上提升加工精度。
2、系统误差对数控机床加工精度的影响
（1）螺距误差以及控制方法
半闭环以及开环数控机床主要通过丝杠来控制定位精度，虽然大多数的数控机床都采用高精度的滚珠丝杠来控制定位精度，但是也会产生螺距误差，所以为了克服螺距误差对精度的影响，要采取相应的螺距误差补偿方法。通过将高精度位置测量系统的测量结果与机床的某根轴的实际运行线路进行比对，在轴运行线路上选择一些定位点，通过将大量的测量结果输入到系统中，机床在运行中经过该点时就会考虑误差来提升加工精度，这种方法被称作螺距误差补偿。选择的数量点越多，补偿效果越好，加工精度越高。
（2）反向间隙误差及补偿
数控机床传动链中很多环节存在间隙，如齿轮传动的齿侧间隙、丝杠螺母副等。反向间隙会引起工作台反向时伺服电机空转而工作台不动，其直接结果是半闭环数控机床产生误差、全闭环数控机床位置环不稳而产生振荡。对于反向间隙，在对数控机床的结构进行设计时实际已经做了充分的考虑，如采用同步齿形带或消隙齿轮传动、丝杠螺母副预紧等，但无论如何也会留有一些剩余间隙。在半闭环系统中，可采用与螺距误差补偿类似的方法。在轴运动的全程记录下各点反向间隙，输入到数控系统中，此后数控系统一旦接收到反向移动指令，就会自动将间隙补偿值加到插补运算结果中，实现反向间隙自动补偿。
（3）气温对加工精度的影响
在机械化试用过程中，金属材料也具备热胀冷缩性质，因此零件尺寸也会受到温度的变化的影响。面临这个问题，为保证零件在其他温度条件下也能合格，我们可以在夏季加工尺寸应加工至靠近上偏差；在冬季尺寸应加工至靠近下偏差，这样就可以解决金属材料收到气温影响造成的零件尺寸偏差问题。
（4）工艺系统热变形对加工精度的影响
在机械加工过程中，由于切削热、摩擦热对数控机床工艺系统的每个位置产生的温度均不同，所以对工件、刀具、机床之间的相互位置及刀具之间相对运动的影响也不同，最终影响机床加工精度的准确性。针对工艺系统热变形影响数控机床加工精度的问题，我们可以通过增加数控机床的传动系统和机床结构的刚度和熱稳定性，并通过计算机软件对反向间隙与丝杠螺距误差进行自动补偿。最后要提高加工精度必须在加工过程中要经常测量调整刀具补偿或尺寸，这样才能克服工件及刀具的热变形，确保数控机床的的稳定性和加工精度。
3、编程的漏洞对数控机床加工精度的影响及改进措施
编程的过程中，由于使用的外部形状是通过近似算法来模仿的零件，所以在编程过程中经常出现逼近的误差。虽然不会影响到直线的加工，但是在加工非圆曲线的时候，程序就会近似地将这些非圆的曲线，以直线廓形代替曲线廓形，这时就会导致误差。最终加工零件的尺寸精度和数控机床加工精度因此受到受到影响。编程过程中，虽然数控机床上能实现对几何误差的软件补偿，但还是不能解决根本问题，还是容易出现插补误差。因为倾斜直线主要是沿平面上两个坐标轴方向刀具走折线而形成，而插补误差主要是由脉冲均匀程度、机床分辨率、控制系统的动态特性四个方面构成，然后会造成工件表面呈锯齿状，最终形成插补误差。与此同时，在插补运算的时候，整个加工过程都以某一固定点为基准，每执行一个过程都以前一个点作为基础，這样连续执行多段程序必然导致方式编程增量，最后产生累积误差，对加工精度造成影响。编程的过程中机床产生移动和定位误差都是因为误差累积到一定程度的时候造成的，因此我们要想让机床回到插入参考点的时侯把各坐标清零就应该采取一定减小累积误差和预防堆积的措施。然而要想消除对数控系统运算的累积误差，就必须在操作过程中多植入回参考点指令，这样加工精度才能得到保证。编程误差对机床加工精度的影响，一般可以通过减小插补间隙或增加机床分辨率的方法。不需要进行专门软件的补偿，但是在必要的时候，还是可以进行软件补偿的。
4、使用实时监控技术提高加工精度
随着数控技术不断提高，对于数控机床进行零件加工的过程中可以实现全程的监控，在这个过程中就能够及时的调整加工中的误差环节，并且要对加工过程中的每一个环节误差数据进行及时的采集和分析，并且及时反馈到控制终端，通过误差数据采取相应的误差补偿，进行及时的判断，提高零件的加工精度。
结束语
综上所述，数控机床的加工精度不仅受到数控编程中加工路线选择、轨迹拟合、数据处理以及原点确定等的影响，还受到系统误差中的螺距误差、反向间隙误差、热变形误差以及伺服系统误差的影响。所以我们一定要通过严格控制数控编程的方法以及减少系统误差的方式，以此大幅度提升数控机床的加工精度。
参考文献
[1]李瑞斌，张立仁，时海军.数控机床加工误差产生的原因及其对策[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2010年.
[2]李胜和.浅谈影响数控机床加工精度的两大要素[J].铸造技术，2009年.
[3]赵晓燕，刘志刚.数控编程中减小工件加工误差应采取的措施[J].模具制造，2009年.
关键词：数控机床；加工精度；问题；控制
中图分类号： TG659 文献标识码： A
引言
随着社会的进步，我国的科学技术也随着飞速发展，人们现代化的生活中，机械化已在人们的生活中得到广泛使用。机械化使用让人们从繁忙的体力劳动中解脱了出来，同时机械加工技术也得到了飞速的发展。如果使用机械化，那么数控机床上生产的产品，都只是依赖于机床自身加工精度。然而在数控机加工中仍然存在许多影响，影响数控机床的加工精度有很多，使用过程中也会出现很多的不确定因素对加工精度造成影响。在此本文就数控机床加工精度的影响因素进及改进措施进行以下探讨。
一、当前数控机床加工中精度存在的问题
1、数控机床加工中的位置误差对加工精度产生了影响
位置上的误差指的是经过加工之后的零件其自身的表面、轴线或者是对称平面之间的相互位置相对于其理想的位置有偏离或者是变动的现象。比如在垂直度、位置度以及对称度等方面，都产生了一定的偏差。数控机床加工中的位置误差往往指的是那些死区的误差，产生位置误差的主要原因一般来讲是机床零件在加工的过程中由于传动过程产生的间隙以及弹性变形导致了加工的误差。同时，在加工的过程中，加床的到头需要克服摩擦力等的因素也会导致位置误差的产生。在开环系统中位置本身的精度要受到比较大的影响，但是在闭环随动系统中，位置的测量主要取决于位置检测装置的精度和系统的速度放大系数，这样的话所产生的误差比较小。
1.2.数控机床加工中由于几何误差而导致加工精度误差
数控机床在加工的过程中，由于其刀具和夹具在受到外力的影响或者是在加工的过程中所产生的热量等外界因素的影响下，机床的几何精度受到了一定的影响，机床上加工的零件产生了一定程度上的几何变形。这样的话就导致了几何误差的产生。据相关的研究，数控机床产生几何误差的主要原因可以从内部因素和外部因素两个方面衡量。机床产生几何误差主要的内部因素是由于机床本身的因素而产生了几何误差。比如，机床的工作平台的水平度，机床导轨的水平度以及直线度，机床刀具和夹具的几何准确度等。外部因素主要的是由于外界环境以及加工过程中的热变形等因素产生了加工过程中的几何误差，比如刀具或者是零部件在切削的过程中，由于受热膨胀产生压力，从而导致零件变形，这样的话就产生了一定的几何误差，从而影响到了机床的加工精度和零部件的加工精度。
1.3.数控机床加工中由于机床定位而产生加工精度问题
通过长期对零件加工之后产生的误差数据的分析和实践操作可以看出，机床的定位在一定程度上对于数控机床零件加工的精度有比较大的影响。数控机床的零件加工误差，从结构的角度上看，精度的误差往往是由于定位精度而产生，而由机床的给进系统精度定位而产生的问题是比较主要的问题。数控机床的给进系统通常是由机械传动系统和电气控制系统两个部分组成的，定位的精度与结构的设计中，与机械传动系统有很大的关系。在闭环系统中，数控机床本身可以通过定位检测装置防治给进系统中的主要部件产生一定的偏差，比如滚珠丝杠部件等。而对于开环系统来讲，由于影响因素较多，而其情况往往也比较复杂，无法进行一定的定位监控工作，所以对于数控机床零件加工的精度影响是比较大的。
二、提高数控机床零件加工精度的对策
1、数控编程对加工精度的影响
（1）加工路线的选择对数控机床加工精度的影响
编程中最重要的部分就是确定加工路线，所以加工路线的选择会对加工效率以及加工精度产生较大的影响。
（2）轨迹拟合对数控机床加工精度的影响
由于数控机床加工路线都是由小段的圆弧和小段的直线加工成的拟合曲线，所以一般的系统只能在加工非圆曲线时，用圆弧和直线来不断接近，造成拟合曲线和实际的非圆曲线存在一定的差距。因此我们大多采用等误差、等弦长、等间距的方法来进行非圆曲线轨迹的拟合，但是等误差法和其他两种办法相比，不仅可以提高加工效率还能保证拟合精度，这也是为什么我们通常都采用等误差法的原因。虽然非圆曲线轨迹拟合都采用自动变成完成，但是过程中一定会存在拟合误差，所以我们在需要的时候可以经过严格的计算来控制拟合误差。
（3）数据处理对数控机床加工精度的影响
由于编程尺寸公差带的换算和位置变成节点计算的问题，造成了数控机床的数据处理存在误差，这对加工精度造成了一定的影响。
（4）原点确定对数控机床加工精度的影响
对加工精度有着最大影响的就是原点的确定，所以在编程的开始阶段要通过零件图纸和加工的特点合理确定变成坐标系。由于加工精度受变成原点的影响很大，所以一定要严格按照最基本的工艺基准、设计基准以及编程基准的原则来确定变成坐标系，这样就可以很大程度上提升加工精度。
2、系统误差对数控机床加工精度的影响
（1）螺距误差以及控制方法
半闭环以及开环数控机床主要通过丝杠来控制定位精度，虽然大多数的数控机床都采用高精度的滚珠丝杠来控制定位精度，但是也会产生螺距误差，所以为了克服螺距误差对精度的影响，要采取相应的螺距误差补偿方法。通过将高精度位置测量系统的测量结果与机床的某根轴的实际运行线路进行比对，在轴运行线路上选择一些定位点，通过将大量的测量结果输入到系统中，机床在运行中经过该点时就会考虑误差来提升加工精度，这种方法被称作螺距误差补偿。选择的数量点越多，补偿效果越好，加工精度越高。
（2）反向间隙误差及补偿
数控机床传动链中很多环节存在间隙，如齿轮传动的齿侧间隙、丝杠螺母副等。反向间隙会引起工作台反向时伺服电机空转而工作台不动，其直接结果是半闭环数控机床产生误差、全闭环数控机床位置环不稳而产生振荡。对于反向间隙，在对数控机床的结构进行设计时实际已经做了充分的考虑，如采用同步齿形带或消隙齿轮传动、丝杠螺母副预紧等，但无论如何也会留有一些剩余间隙。在半闭环系统中，可采用与螺距误差补偿类似的方法。在轴运动的全程记录下各点反向间隙，输入到数控系统中，此后数控系统一旦接收到反向移动指令，就会自动将间隙补偿值加到插补运算结果中，实现反向间隙自动补偿。
（3）气温对加工精度的影响
在机械化试用过程中，金属材料也具备热胀冷缩性质，因此零件尺寸也会受到温度的变化的影响。面临这个问题，为保证零件在其他温度条件下也能合格，我们可以在夏季加工尺寸应加工至靠近上偏差；在冬季尺寸应加工至靠近下偏差，这样就可以解决金属材料收到气温影响造成的零件尺寸偏差问题。
（4）工艺系统热变形对加工精度的影响
在机械加工过程中，由于切削热、摩擦热对数控机床工艺系统的每个位置产生的温度均不同，所以对工件、刀具、机床之间的相互位置及刀具之间相对运动的影响也不同，最终影响机床加工精度的准确性。针对工艺系统热变形影响数控机床加工精度的问题，我们可以通过增加数控机床的传动系统和机床结构的刚度和熱稳定性，并通过计算机软件对反向间隙与丝杠螺距误差进行自动补偿。最后要提高加工精度必须在加工过程中要经常测量调整刀具补偿或尺寸，这样才能克服工件及刀具的热变形，确保数控机床的的稳定性和加工精度。
3、编程的漏洞对数控机床加工精度的影响及改进措施
编程的过程中，由于使用的外部形状是通过近似算法来模仿的零件，所以在编程过程中经常出现逼近的误差。虽然不会影响到直线的加工，但是在加工非圆曲线的时候，程序就会近似地将这些非圆的曲线，以直线廓形代替曲线廓形，这时就会导致误差。最终加工零件的尺寸精度和数控机床加工精度因此受到受到影响。编程过程中，虽然数控机床上能实现对几何误差的软件补偿，但还是不能解决根本问题，还是容易出现插补误差。因为倾斜直线主要是沿平面上两个坐标轴方向刀具走折线而形成，而插补误差主要是由脉冲均匀程度、机床分辨率、控制系统的动态特性四个方面构成，然后会造成工件表面呈锯齿状，最终形成插补误差。与此同时，在插补运算的时候，整个加工过程都以某一固定点为基准，每执行一个过程都以前一个点作为基础，這样连续执行多段程序必然导致方式编程增量，最后产生累积误差，对加工精度造成影响。编程的过程中机床产生移动和定位误差都是因为误差累积到一定程度的时候造成的，因此我们要想让机床回到插入参考点的时侯把各坐标清零就应该采取一定减小累积误差和预防堆积的措施。然而要想消除对数控系统运算的累积误差，就必须在操作过程中多植入回参考点指令，这样加工精度才能得到保证。编程误差对机床加工精度的影响，一般可以通过减小插补间隙或增加机床分辨率的方法。不需要进行专门软件的补偿，但是在必要的时候，还是可以进行软件补偿的。
4、使用实时监控技术提高加工精度
随着数控技术不断提高，对于数控机床进行零件加工的过程中可以实现全程的监控，在这个过程中就能够及时的调整加工中的误差环节，并且要对加工过程中的每一个环节误差数据进行及时的采集和分析，并且及时反馈到控制终端，通过误差数据采取相应的误差补偿，进行及时的判断，提高零件的加工精度。
结束语
综上所述，数控机床的加工精度不仅受到数控编程中加工路线选择、轨迹拟合、数据处理以及原点确定等的影响，还受到系统误差中的螺距误差、反向间隙误差、热变形误差以及伺服系统误差的影响。所以我们一定要通过严格控制数控编程的方法以及减少系统误差的方式，以此大幅度提升数控机床的加工精度。
参考文献
[1]李瑞斌，张立仁，时海军.数控机床加工误差产生的原因及其对策[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2010年.
[2]李胜和.浅谈影响数控机床加工精度的两大要素[J].铸造技术，2009年.
[3]赵晓燕，刘志刚.数控编程中减小工件加工误差应采取的措施[J].模具制造，2009年.