摘 要：在機械加工過程中，經常有很多因素影響工件的加工質量，為使工件達到所要求的質量要求，在加工前就必須將各種影響加工精度的因素考慮進去，也就是要對影響機械加工精度的因素進行分析，并提出相應的解決方案。本文結合自己的實踐經驗，就影響數控車床的機械加工精度因素做一下分析。
關鍵詞：機床誤差；系統誤差；隨機誤差；
引言
隨著現代制造技術的發展，數控車床越來越普及。與普通車床相比，其在控制系統、伺服驅動、機械結構等方面發生了具大變化。數控車床采用數控系統控制，兩軸采用伺服電機直接驅動，大大縮短了原來普車的機械傳動鏈，在消隙、減磨等方面有了很多改進。同時采用閉環或半閉環的系統，使加工工件具有生產效率高、產品質量穩定、加工過程柔性好、加工性能強等特點。但想要在實際生產中實現高精度加工，就必須對影響數控加工精度的因素進行比較全面的了解，進而找出切實可行的誤差控制方法。
1、機床精度誤差
根據被加工工件的加工精度要求，機床按絕對分級法分為六個絕對精度等級，分別用羅馬數字Ⅴ、Ⅵ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示，Ⅵ級精度最低，Ⅰ級精度最高。車床的加工精度一般為IT6～IT7，對應絕對精度為Ⅴ級。根據誤差產生原因，機床的精度誤差大致可分為系統誤差和隨機誤差兩類，一般影響機床精度的因素大致都可歸在上述兩類誤差中，如圖１所示。
圖1
2、 機床系統誤差
機床的系統誤差是機床自身產生的，在制造過程中形成的。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、機床部件剛性誤差等。
2.1 定位精度誤差
由于機床在裝配過程中要受到主軸精度、導軌精度及絲杠等定位精度的影響，因此要對以上精度誤差進行控制。下面詳細介紹以上三種誤差：
a) 主軸回轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度；
b) 導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。其誤差主要分為兩方面：一方面是導軌在水平面內和垂直面內的直線度誤差；另一方面是前后導軌在垂直面內的平行度誤差。前者直接決定刀具是否能均勻而平穩地直線進給，從而影響被加工零件的幾何精度。此外，機床床身導軌還承受刀架等部件的重力及工作載荷，當機床工作時，功能部件在導軌上往復移動，這要求導軌副良好的低阻尼性。否則，勢必會使運動部件產生爬行現象，不能精確定位。 后者直接降低機床導軌的精度和使用壽命。導軌的不均勻磨損和安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。
c) 傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。
2.2 幾何精度誤差
a) 刀具的幾何誤差：刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用成形刀具、展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度，例如加工油套管螺紋時使用的螺紋梳刀，它的精度直接影響到管螺紋的精。但對一般刀具，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。
b) 夾具的幾何誤差：夾具的作用是使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度有很大影響。
c) 基準不重合誤差：定位基準與設計基準不重合時所產生的基準不重合誤差，只有在采用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。
d) 定位副制造不準確誤差：工件在夾具中的正確位置是由夾具上的定位元件來確定的。定位誤差在基準不重合誤差和定位副制造誤差的方向不同時，取兩者的矢量和。
2.3 機床部件剛度誤差
機床由很多部件組成，它決定了機床的整體剛度。就車床而言，對機床精度影響較大的有：床身剛度、導軌剛度、絲杠剛度以及床鞍剛度等。上述因素，均會導致在工件中產生較大變形，甚至出現振動，從而使工件的出現振紋，表面光潔度和幾何精度達不到要求。但到目前為止，尚無簡易的剛度計算方法，這些部件的剛度主要還是通過實驗方法來測定。因此在設計機床部件結構時，應選擇剛度較大的結構，選用剛性好的材質，合理選擇吃刀量和進給速度，盡量減小部件剛度對工件加工精度的影響。
3 、隨機誤差分類
機床的隨機誤差是由外部條件引起的，受外界條件影響較大。它可分為：定位精度誤差、幾何精度誤差、熱變形誤差等。
3.1工藝系統受載變形引起的誤差
工件在車削時，常會受到切削力、夾緊力、慣性力、重力等的作用，從而產生相應的變形，最終破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，降低了工件的加工精度。例如，當工件剛度遠小于刀具及夾具的剛度時，在切削力的作用下，工件就會由于剛度不足而導致變形，從而降低了加工精度。反之，當工件的剛度遠大于刀具及夾具的剛度時，在加工工件過程中刀具及夾具就會出現變形，也會降低工件的精度。
因此，要合理地選擇刀具材料，增大刀具的前角和主偏角，對工件材料進行合理的熱處理以改善其加工性能。同時，要提高工藝系統剛度，減少切削力并壓縮它們的變動幅值。
3.2 內應力重新分布引起的誤差
所謂內應力，即是在沒有外力作用而存在于零件內部的應力。工件上一旦產生內應力，就會使工件處于一種高能位的不穩定狀態，從而本能地向低能位的穩定狀態轉化，并伴隨工件變形，最終使工件喪失原有的加工精度。例如，工件在熱處理后，由于壁厚不均、冷卻不均等原因，產生內應力，從而導致變形，最終降低加工精度。
因此，在設計零件時，要盡量做到壁厚均勻，結構對稱，以減少內應力的產生。
3.3 熱變形引起的誤差
在精密加工和大件加工中，工藝系統熱變形對工件加工精度的影響較大，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的40%～70%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用，溫度會逐漸升高，同時它們向周圍的物質和空間傳遞熱量。從而使工件和整個工藝系統產生變形，當單位時間傳入的熱量與其散出的熱量相等時，工藝系統就達到了熱平衡狀態。例如，在車削大件過程中，因切削力過大導致主軸軸承及Z軸絲杠溫度提高，從而產生較大變形，最終影響工件的加工精度。
4、 結束語
綜上所述，除上述主要影響因素外，影響數控車床的加工精度因素是多方面的。工藝設計、工作環境以及操作人員的技能水平等，都有可能對工件的加工精度造成一定影響。所以加工工件時要結合具體情況及多種因素，從設計、制造、操做三個方面加以考慮。
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