数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成。

一、数控机床的精度介绍

（1）几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响，因此是评定机床精度的主要指标。

（2）运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度，几何位置的变化量越大，运动精度越低。

（3）传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。

（4）对于机床的动态精度，尚无统一标准，主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。

二、影响数据机床切削加工精度的因素

（1）机床的空载精度

以上的几何精度、运动精度和传动精度三种精度指标都是在空载条件下检测的，为全面反映机床的性能，必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。而影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。

（2）机床的制造误差

机床的制造误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。

主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量，它将直接影响被加工工件的精度。

导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。

传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起的。

（3）数据机床外力作用

机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力，机床的刚度越大，动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。

（4）切削油的选用

数控机床在加工时所使用切削油的性能直接决定了工件的精度，性能优异的切削油可以从物理润滑到化学润滑全程平稳的对工件和刀具提供有效的防护作用，减少刀具磨损，大幅度提高工件加工精度。切削油的性能是否满足工艺的需要直接决定了工件的误差精度，如使用菜籽油、机械油、再生油等非专用油品作为切削油使用会出现刀具磨损快、工件划痕起毛刺、机台起黄袍生锈等问题。

（5）数控机床的振动影响

机床上出现的振动，可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下，由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下，系统被迫引起的振动为受迫振动。机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同，因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移，这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。

一般而言，切削加工误差产生的成因，多方面的，如在车削工件时，出现圆跳动和圆柱度超差，螺纹螺距精度超差，端面平面度超差，从而影响到工件的加工精度。

（6）计量误差

在进行车削铣削加工时，计量错误主要包括图样看错、图样尺寸计算错误、传动间隙以及操作刻度盘未消除等，同时，量具操作方法不规范或者是在使用前没有进行校准，从而造成加工误差产生。比如在使用量具游标卡尺时，由于螺钉的松紧度没有紧固好，形成测量误差，进而导致加工误差。又例如千分尺的使用，在具体的测量操作时，其测量力的手感也是其中的一个关键性问题，同时，在测量时，阅读数值时的视线以及测量点位置的正确与否都是导致误差产生的因素。

（7）刚性不足

在进行车削铣削加工时，由于加工系统的刚性不足从而导致误差产生。一般 而言，加工系统的刚性主要与三个方面的因素相关，即工件、机床以及刀具，其中机床的转速与切削力的大小对加工精度有直接的影响，而刀具与工件的刚性若是不达标，自然也会产生误差。例如在加工时，若是刀具角度发生变化、切削用量大、夹具刚性不足，在综合作用下，就必然会产生误差，特别是对加工易变形的工件或者是大余量的工件时，误差产生概率就会加大。

（8）刀具的制造误差及弹性变形

刀具误差主要包括两个方面，一是角度误差，二是刀具磨损误差。首先，从刀具角度误差来讲，其对切削加工所产生的影响较大。一般而言，刀具角度是根据其本身材料，结合工件材料和加工性质等多方面综合选择的。因此，若是刀具角度发生改变，那么切削深度、切削力大小、切削刃口锋利程度以及切屑变形都会造成不同程度的影响，进而影响到到加工件表面的粗糙，同时，刀具角度的变化还使得刀尖强度的降低，影响到其散热性能，进而产生刀具误差。

弹性形变表现在刀具、机床丝杠副、刀架、加工零件本身等对象的形变，使刀具相对工件出现后退，阻力减小时形变恢复又会出现过切，使工件报废。产生形变的最终原因是这些对象的强度不足和切削力太大。

弹性形变会直接影响零件加工尺寸精度，有时还会影响几何精度（如零件变形时容易产生锥度，因为远离卡盘的位置形变幅度越大），刀具的强度不足，可以设法提高，有时机床和零件本身的强度，是没法选择或改变的，所以只能从减小切削力方面着手，来设服弹性形变，切深越小、刀具越锋利、工件材料硬度较低、走刀速度减小等都会减小实际切削阻力，都会减轻弹性形变。

（9）夹具的几何误差

夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的几何误差对机械加工误差（特别是位置误差）有很大影响。

夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等，这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。

①基准不重合误差

当定位基准与工序基准不重合时而造成的加工误差，称为基准不重合误差，其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差。

②基准位移误差

工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响，导致定位基准与限位基准不能重合，从而使各个工件的位置不一致，给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差。

（10）定位误差

定位误差主要包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准(在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准)不重合，就会产生基准不重合误差。

工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。定位副制造不准确误差只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。

（11）转速的影响

正常情况下转速越高，切削的效率越高。但转速、工件直径确定切削线速度，线速度受工件硬度、强度、塑性、含碳量、含难切削合金量和刀具的硬度及几何性能等因素制约，所以要在线速度限制下选择尽可能高的转速。再者，在加工细长轴或薄壁件时，要注意将转速调整避开零件共振区，防止产生振纹影响表面粗糙度。

（12）切削要素对表面粗糙度的影响

知道工件材质较硬时，加工后工件表面粗糙度较好，另外当工件材料的可塑性和延展性越高时（如铜材、铝材），就需要刀具越锋利才能加工出比较好的表面粗糙度。灰铸铁加工相对于钢件加工来说，因为成份复杂，含杂质程度高，就需要刀具硬度较高。有些延展性较高强度又较高的合金材料，就需要锋利却又能保证强度的刀具，所以就比较难加工（如不锈钢、镍基耐热合金、钛合金等）。

切削加工是机械制造中最主要的加工方法。由于切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。如何提高切削加工的精度：

一、提高切削质量的途径

切削加工质量主要是指工件的加工精度（包括尺寸、几何形状和各表面间相互位置）和表面质量（包括表面粗糙度、残余应力和表面硬化）。随着技术的进步，切削加工的质量不断提高。18世纪后期，切削加工精度以毫米计；20世纪初，切削加工精度最高已达0.01毫米；至50年代，切削加工精度最高已达微米级；70年代,切削加工精度又提高到0.1微米。要提高切削加工质量，必须对上述各方面采取适当措施，如减小机床工作误差、正确选用切削工具、提高毛坯质量、合理安排工艺、改善环境条件等。

二、减小机床工作误差

通常采用的方法有：

①选用具有足够精度和刚度的机床。

②必要时可以采取补偿校正的方法，如在螺纹磨床或滚齿机上，根据事先测得的机床传动链误差加装误差校正装置，以校正机床的传动系统误差。

③采用机床夹具来保证加工精度，如利用镗模加工箱体上的孔系，使孔距精度由镗模决定而不受机床定位误差的影响。

④防止机床热变形对加工精度的影响。

⑤消除机床内部振源和采取隔振措施，以减少振动对加工精度和粗糙度的影响。

⑥提高机床自动化程度，如采用主动测量或自动控制系统，以减少加工过程中的人为误差。

三、正确选用切削工具

应采用耐磨性好的刀具，合理选用刀具几何参数，并仔细地研磨刃口，使其光滑而锋利。例如用磨具加工，一般选用较细、较硬磨粒的磨具，砂轮要正确和及时地修整。

四、提高毛坯质量

工件毛坯要具有均匀的材质和加工余量，同时采用适当的热处理，如时效处理、退火、正火、调质等措施以消减内应力，并改善材料的切削加工性。

五、合理安排工艺

采用合理的工艺程序；正确选用切削用量，以减小切削力和切削热的影响，并防止产生自激振动；严格选用经过长期检测的切削油配方，使切削油对切削区进行充分冷却和润滑；选择工件的安装定位基准和夹紧方式时，注意减小安装误差和工件变形。

六、改善环境条件

保持加工环境清洁；对外部振源和热源采取隔离措施；精密加工在恒温、恒湿和防尘的条件下进行。

七、选择高性能切削液

人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代，从磨制石器、铜器、铁器到各种机床的相继出现，切削液才开始有了较大规模的应用。发展到现在，切削液的种类众多、门类齐全，在工业中的使用量很大，成为不可或缺的工业润滑剂之一。切削液属于金属加工液的一种，在金属的切削、磨加工过程中，需要用它来冷却、润滑刀具以及加工件，确保切削加工的顺利进行。

惠州捷耀数控机械有限公司