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       摘 要：機(jī)床在加工作業(yè)中容易出現(xiàn)各種類型的誤差，將直接導(dǎo)致加工后的零件精度失準(zhǔn)。工業(yè)零件的加工精度主要取決于機(jī)床自身的精度設(shè)定和調(diào)節(jié)。現(xiàn)通過(guò)列舉機(jī)床在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)的誤差，簡(jiǎn)要分析了各種誤差的誘發(fā)因素，并針對(duì)這些原因提出相應(yīng)的消除方法來(lái)提高機(jī)床的加工精度。
 
      關(guān)鍵詞：機(jī)床；加工誤差；精度；改進(jìn)策略
 
      0 引言
 
      目前，國(guó)內(nèi)眾多行業(yè)正在使用的大型加工機(jī)床一般分為普通型和精密數(shù)控型兩類。機(jī)床在長(zhǎng)期運(yùn)行中容易出現(xiàn)加工誤差，導(dǎo)致工件精度降低。誤差出現(xiàn)的原因是多方面的，通過(guò)研究能夠明確，普通型機(jī)床容易出現(xiàn)的加工誤差主要來(lái)自于機(jī)床自身硬件工藝誤差，而精密數(shù)控型誤差的主要起因除自身硬件制造精度較低外，多與數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特性結(jié)構(gòu)有關(guān)。
 
      1、 普通型機(jī)床加工誤差
 
      普通型機(jī)床加工誤差主要包括機(jī)床主軸誤差、機(jī)床導(dǎo)軌誤差和元件間傳動(dòng)鏈誤差三種。
 
      1.1 機(jī)床主軸誤差
 
      主軸誤差又被稱為主軸回轉(zhuǎn)誤差。在機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差中，根據(jù)主軸不同部位和軸承不同部位之間因運(yùn)動(dòng)而相互接觸摩擦形式的不同，可將機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差分為軸徑向圓周跳動(dòng)、軸向外凸竄動(dòng)和在安裝軸承內(nèi)擺動(dòng)三種形式。
 
      圖1所示的圖形即為機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式，圖中的δd即回轉(zhuǎn)相對(duì)誤差。
  

     
  
                          圖1 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差的基本形式
      
      產(chǎn)生主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因有兩點(diǎn)：其一是機(jī)床主軸自身的幾何軸線并不一定就是在機(jī)床部件運(yùn)行時(shí)圍繞主軸旋轉(zhuǎn)工作的軸線，這樣的工藝缺陷勢(shì)必造成加工零件達(dá)不到規(guī)定的出品精度；其二是主軸因長(zhǎng)期的高壓運(yùn)行引發(fā)大面積磨損，軸徑變細(xì)，開(kāi)始與軸承之間出現(xiàn)較大的間隙，主軸在間隙內(nèi)工作時(shí)出現(xiàn)明顯跳動(dòng)。
 
       1.2 機(jī)床導(dǎo)軌誤差
 
      機(jī)床上的導(dǎo)軌是固定各機(jī)床部件相對(duì)位置的重要部位。所謂導(dǎo)軌誤差，是指導(dǎo)軌上的機(jī)身運(yùn)行方向與理論設(shè)計(jì)方向之間的偏離差。常見(jiàn)的導(dǎo)軌誤差一方面是由于自身制造工藝落后，并出現(xiàn)安裝質(zhì)量不佳導(dǎo)致的誤差；另一方面是由于導(dǎo)軌長(zhǎng)期在不規(guī)則的受力作用下出現(xiàn)了不均勻磨損，例如，普通臥式機(jī)床導(dǎo)軌一般具有的誤差分為出現(xiàn)在水平表面的直線度誤差和出現(xiàn)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(guī)格。圖2所示為代表性臥式機(jī)床導(dǎo)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(xiàn)在工件表面的法線方向；Δ2的出現(xiàn)往往易引發(fā)工件的形狀和規(guī)格尺寸誤差。當(dāng)然，Δ1和Δ2比較之下，Δ2對(duì)加工精度的影響較小。
 

        
       圖2 臥式機(jī)床導(dǎo)軌在水平平面和垂直平面的直線度誤差
     
       1.3 元件間傳動(dòng)鏈誤差
 
       元件間傳動(dòng)鏈誤差是由傳動(dòng)鏈在驅(qū)動(dòng)行駛下存在于傳動(dòng)鏈頭尾兩端元件之間的相對(duì)位移誤差，一般使用傳動(dòng)鏈尾端的元件轉(zhuǎn)角誤差值作為衡量參數(shù)。傳動(dòng)鏈誤差的出現(xiàn)，主要原因可能是傳動(dòng)鏈?zhǔn)啄┒说母鞑考圃旃に嚰鞍惭b偏差，同時(shí)各部件在工作中的使用損耗也會(huì)引發(fā)傳動(dòng)鏈誤差。
 
        2 、精密數(shù)控型機(jī)床加工誤差
 
        2.1 機(jī)床定位精度誤差
 
       數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)床中的各部件所在的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的位置標(biāo)記，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)中這些點(diǎn)的控制，實(shí)時(shí)定位機(jī)床加工的進(jìn)度和精度。定位精度誤差所指的正是數(shù)控機(jī)床在定位時(shí)不能準(zhǔn)確判斷和標(biāo)定各部件實(shí)際所在的坐標(biāo)點(diǎn)，而存在的與理論設(shè)計(jì)值之間的偏差。誘因可能是數(shù)控系統(tǒng)自身程序設(shè)計(jì)缺陷、機(jī)械傳動(dòng)裝置磨損偏差、系統(tǒng)中出現(xiàn)的計(jì)算插補(bǔ)誤差、目標(biāo)跟蹤誤差等。
 
       2.2 機(jī)床元器件反饋誤差
  
      精密數(shù)控機(jī)床擁有由連續(xù)反饋元器件構(gòu)成的檢測(cè)反饋裝置。這些裝置一般會(huì)被安裝于機(jī)床操作臺(tái)或應(yīng)力杠上，工作時(shí)只需要將操作臺(tái)的直線方向或成角方向的位移變量轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)，數(shù)控中心就能分析出當(dāng)前的位移量與理論指令之間的誤差。一旦存在誤差被檢測(cè)出，則操作臺(tái)會(huì)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下向著誤差減少的方向移動(dòng)，直至誤差消除。機(jī)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(jī)床加工精度的具體改進(jìn)策略
 
      3.1 提高普通型機(jī)床加工精度的策略
 
      3.1.1 消除機(jī)床主軸誤差
 
     （1）保持對(duì)機(jī)床設(shè)備的愛(ài)護(hù)，確保操作時(shí)不會(huì)對(duì)主軸施加外力作用，如敲擊等。
     （2）強(qiáng)化與機(jī)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(zhì)量控制要過(guò)關(guān)，要求高精度。在安裝主軸時(shí)要確保主軸平衡，且與軸承實(shí)現(xiàn)無(wú)縫貼合。對(duì)于部分高精度的滾動(dòng)軸承，應(yīng)提前預(yù)加載荷來(lái)確保降低磨損。
     （4）盡量選用能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能與定位功能相分離的主軸結(jié)構(gòu)，消除加工工件時(shí)機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)工件回轉(zhuǎn)精度的不良影響。
     （5）提高主軸回轉(zhuǎn)精度。可利用液體或氣體等介質(zhì)灌注的靜壓軸承，這樣能夠?qū)χ鬏S軸頸的形狀誤差調(diào)節(jié)起到均化作用。
 
      3.1.2 消除機(jī)床導(dǎo)軌誤差
 
     （1）機(jī)床的固定要平衡平穩(wěn)，一般應(yīng)采用正確的安裝方固定于實(shí)地基礎(chǔ)上，對(duì)整體的位置、距離等進(jìn)行準(zhǔn)確精密的調(diào)整。
     （2）日常需重視導(dǎo)軌的保養(yǎng)和維護(hù)，經(jīng)常清理衛(wèi)生，杜絕鐵質(zhì)粉末等覆蓋，防止重物對(duì)導(dǎo)軌的碰撞。
     （3）使用潤(rùn)滑油等潤(rùn)滑機(jī)床導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌光滑順暢，確保機(jī)床在移動(dòng)時(shí)不易磨損導(dǎo)軌表面，同時(shí)還應(yīng)涂抹防銹材料防止生銹。
     （4）合理掌握實(shí)際工作環(huán)境，在合適條件下，搭配應(yīng)用不同導(dǎo)軌形狀和組合形式，放長(zhǎng)操作臺(tái)與機(jī)床自身導(dǎo)軌之間的銜接距離。
     （5）積極利用液態(tài)油或空氣的壓力均化作用，選擇靜壓導(dǎo)軌，提高工作臺(tái)的直線方向驅(qū)動(dòng)精度，并保持長(zhǎng)期的精度穩(wěn)態(tài)。
 
      3.1.3 消除元件間傳動(dòng)鏈誤差
 
    （1）考慮提升傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度，減少鏈兩端的傳動(dòng)元件個(gè)數(shù)，控制傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度。
    （2）可以考慮將已有傳動(dòng)鏈更換為降速傳動(dòng)鏈。
    （3）可以采用誤差補(bǔ)償法。
    （4）提高傳動(dòng)鏈末端的傳動(dòng)元件制造工藝和安裝質(zhì)量。
 
     3.2 提高精密數(shù)控型機(jī)床加工精度的策略
 
     3.2.1 消除機(jī)床定位精度誤差
 
     機(jī)床定位精度的調(diào)節(jié)離不開(kāi)伺服系統(tǒng)特性、進(jìn)給系統(tǒng)間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，應(yīng)確保系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間正常，數(shù)據(jù)交換靈敏可靠。
 
     3.2.2 消除機(jī)床元器件反饋誤差
 
    （1）機(jī)械式補(bǔ)償：傳統(tǒng)的做法是采用機(jī)械式補(bǔ)償，通過(guò)機(jī)械裝置的外掛和內(nèi)嵌搭接，使得系統(tǒng)的控制能力提升。但這無(wú)疑也增加了更多的連接點(diǎn)，需要投入大量資金來(lái)進(jìn)行硬件改造，不利于反饋因素的控制。
    （2）軟件補(bǔ)償：軟件補(bǔ)償技術(shù)主要是應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償控制單元，結(jié)合相配套的軟件，以實(shí)現(xiàn)誤差的補(bǔ)償。其原理是通過(guò)對(duì)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值進(jìn)行修改來(lái)補(bǔ)償誤差等。
 
     4 、結(jié)語(yǔ)
 
     機(jī)床加工中影響零件加工精度的實(shí)際因素還有很多。機(jī)床加工誤差在工業(yè)活動(dòng)中是無(wú)法完全消除的，只有積極分析誤差產(chǎn)生的原因，加以思考，找出合理的解決方法，才能采取相應(yīng)的預(yù)防措施，減少加工誤差，提高機(jī)床加工精度。