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       摘 要：機床在加工作業中容易出現各種類型的誤差，將直接導致加工后的零件精度失準。工業零件的加工精度主要取決于機床自身的精度設定和調節。現通過列舉機床在加工過程中容易出現的誤差，簡要分析了各種誤差的誘發因素，并針對這些原因提出相應的消除方法來提高機床的加工精度。
 
      關鍵詞：機床；加工誤差；精度；改進策略
 
      0 引言
 
      目前，國內眾多行業正在使用的大型加工機床一般分為普通型和精密數控型兩類。機床在長期運行中容易出現加工誤差，導致工件精度降低。誤差出現的原因是多方面的，通過研究能夠明確，普通型機床容易出現的加工誤差主要來自于機床自身硬件工藝誤差，而精密數控型誤差的主要起因除自身硬件制造精度較低外，多與數控機床的獨特性結構有關。
 
      1、 普通型機床加工誤差
 
      普通型機床加工誤差主要包括機床主軸誤差、機床導軌誤差和元件間傳動鏈誤差三種。
 
      1.1 機床主軸誤差
 
      主軸誤差又被稱為主軸回轉誤差。在機床主軸回轉誤差中，根據主軸不同部位和軸承不同部位之間因運動而相互接觸摩擦形式的不同，可將機床主軸回轉誤差分為軸徑向圓周跳動、軸向外凸竄動和在安裝軸承內擺動三種形式。
 
      圖1所示的圖形即為機床主軸回轉誤差的基本形式，圖中的δd即回轉相對誤差。
  

     
  
                          圖1 機床主軸回轉誤差的基本形式
      
      產生主軸回轉誤差的原因有兩點：其一是機床主軸自身的幾何軸線并不一定就是在機床部件運行時圍繞主軸旋轉工作的軸線，這樣的工藝缺陷勢必造成加工零件達不到規定的出品精度；其二是主軸因長期的高壓運行引發大面積磨損，軸徑變細，開始與軸承之間出現較大的間隙，主軸在間隙內工作時出現明顯跳動。
 
       1.2 機床導軌誤差
 
      機床上的導軌是固定各機床部件相對位置的重要部位。所謂導軌誤差，是指導軌上的機身運行方向與理論設計方向之間的偏離差。常見的導軌誤差一方面是由于自身制造工藝落后，并出現安裝質量不佳導致的誤差；另一方面是由于導軌長期在不規則的受力作用下出現了不均勻磨損，例如，普通臥式機床導軌一般具有的誤差分為出現在水平表面的直線度誤差和出現在垂直表面的直線度誤差，兩者均能直接作用影響加工零件的形狀及尺寸規格。圖2所示為代表性臥式機床導軌的直線度誤差，其中Δ1和Δ2分別表示在水平方向xy面和垂直方向zx面形成的直線度誤差。Δ1作用于加工精度的影響效果較大，能夠直觀地呈現在工件表面的法線方向；Δ2的出現往往易引發工件的形狀和規格尺寸誤差。當然，Δ1和Δ2比較之下，Δ2對加工精度的影響較小。
 

        
       圖2 臥式機床導軌在水平平面和垂直平面的直線度誤差
     
       1.3 元件間傳動鏈誤差
 
       元件間傳動鏈誤差是由傳動鏈在驅動行駛下存在于傳動鏈頭尾兩端元件之間的相對位移誤差，一般使用傳動鏈尾端的元件轉角誤差值作為衡量參數。傳動鏈誤差的出現，主要原因可能是傳動鏈首末端的各部件制造工藝及安裝偏差，同時各部件在工作中的使用損耗也會引發傳動鏈誤差。
 
        2 、精密數控型機床加工誤差
 
        2.1 機床定位精度誤差
 
       數控機床的控制系統可以對機床中的各部件所在的坐標點進行相應的位置標記，通過對運動中這些點的控制，實時定位機床加工的進度和精度。定位精度誤差所指的正是數控機床在定位時不能準確判斷和標定各部件實際所在的坐標點，而存在的與理論設計值之間的偏差。誘因可能是數控系統自身程序設計缺陷、機械傳動裝置磨損偏差、系統中出現的計算插補誤差、目標跟蹤誤差等。
 
       2.2 機床元器件反饋誤差
  
      精密數控機床擁有由連續反饋元器件構成的檢測反饋裝置。這些裝置一般會被安裝于機床操作臺或應力杠上，工作時只需要將操作臺的直線方向或成角方向的位移變量轉換為可傳輸的電流信號，數控中心就能分析出當前的位移量與理論指令之間的誤差。一旦存在誤差被檢測出，則操作臺會在數控系統的控制下向著誤差減少的方向移動，直至誤差消除。機床元器件反饋誤差誘因一般包括裝置制造工藝誤差、零部件變形等方面。
 
      3 、提高機床加工精度的具體改進策略
 
      3.1 提高普通型機床加工精度的策略
 
      3.1.1 消除機床主軸誤差
 
     （1）保持對機床設備的愛護，確保操作時不會對主軸施加外力作用，如敲擊等。
     （2）強化與機床主軸箱配套的箱體支撐孔、主軸軸桿和軸承，以及其他相配合部位所有外在表面的加工精度。
     （3）主軸軸承的質量控制要過關，要求高精度。在安裝主軸時要確保主軸平衡，且與軸承實現無縫貼合。對于部分高精度的滾動軸承，應提前預加載荷來確保降低磨損。
     （4）盡量選用能夠實現運動功能與定位功能相分離的主軸結構，消除加工工件時機床主軸回轉誤差對工件回轉精度的不良影響。
     （5）提高主軸回轉精度?？衫靡后w或氣體等介質灌注的靜壓軸承，這樣能夠對主軸軸頸的形狀誤差調節起到均化作用。
 
      3.1.2 消除機床導軌誤差
 
     （1）機床的固定要平衡平穩，一般應采用正確的安裝方固定于實地基礎上，對整體的位置、距離等進行準確精密的調整。
     （2）日常需重視導軌的保養和維護，經常清理衛生，杜絕鐵質粉末等覆蓋，防止重物對導軌的碰撞。
     （3）使用潤滑油等潤滑機床導軌，使導軌光滑順暢，確保機床在移動時不易磨損導軌表面，同時還應涂抹防銹材料防止生銹。
     （4）合理掌握實際工作環境，在合適條件下，搭配應用不同導軌形狀和組合形式，放長操作臺與機床自身導軌之間的銜接距離。
     （5）積極利用液態油或空氣的壓力均化作用，選擇靜壓導軌，提高工作臺的直線方向驅動精度，并保持長期的精度穩態。
 
      3.1.3 消除元件間傳動鏈誤差
 
    （1）考慮提升傳動鏈的傳動精度，減少鏈兩端的傳動元件個數，控制傳動鏈長度。
    （2）可以考慮將已有傳動鏈更換為降速傳動鏈。
    （3）可以采用誤差補償法。
    （4）提高傳動鏈末端的傳動元件制造工藝和安裝質量。
 
     3.2 提高精密數控型機床加工精度的策略
 
     3.2.1 消除機床定位精度誤差
 
     機床定位精度的調節離不開伺服系統特性、進給系統間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，應確保系統響應時間正常，數據交換靈敏可靠。
 
     3.2.2 消除機床元器件反饋誤差
 
    （1）機械式補償：傳統的做法是采用機械式補償，通過機械裝置的外掛和內嵌搭接，使得系統的控制能力提升。但這無疑也增加了更多的連接點，需要投入大量資金來進行硬件改造，不利于反饋因素的控制。
    （2）軟件補償：軟件補償技術主要是應用數控系統的補償控制單元，結合相配套的軟件，以實現誤差的補償。其原理是通過對點的坐標數值進行修改來補償誤差等。
 
     4 、結語
 
     機床加工中影響零件加工精度的實際因素還有很多。機床加工誤差在工業活動中是無法完全消除的，只有積極分析誤差產生的原因，加以思考，找出合理的解決方法，才能采取相應的預防措施，減少加工誤差，提高機床加工精度。