数控机床加工操作中的误差解析

【摘 要】随着新科技、新材料的广泛投入，现代机械制造产业也迈入了信息化、数字化时代，其中数控机床以迅猛的发展速度快速在机械加工的各个领域普及开来，大幅度提升了生产效率、质量和加工精度，促进了精密零件加工发展。一定程度上说，数控机床的优势来源于数控机制以及其自动化优势，但数控机床并非“万能工具”，其自身也存在功能局限性，加上外界因素、人为影响以及非机械因素，数控机床加工操作中出现误差的现象也很常见。本文中笔者针对这些误差现象展开归纳分析，并提出形成原因，进一步给出有效的改进方法。

【关键词】数控机床；数控操作；误差原因；误差解析

中国机械制造业从21世纪初至今，基本上实现了数控机床的全面覆盖，其普及速度远远超过发达国家。但对于其他方面尚未成熟的中国制造业而言，数控机床的引入以及其高精度、快速度等特征能否得到充分体现，依然是一个研究关键。同时，人们对数控机床加工过程容易产生认知误差，认为数控机床的精度是可以完全保障的。事实上，数控机床所谓的“数字化精确度”是在理想环境下才能得到，但在现实机械制造业生产环境中，存在大量人为的、非机械类的干扰要素，数控机床自身难免受到影响，出现误差也是必然。

一、数控机床加工操作中的误差产生原因

鉴于机械加工产业生产环境及涉及要素的复杂性，导致数控机床加工操作中产生误差的原因很多，结合笔者实践经验来说，主要的原因有以下几种：

第一，数控机床编程导致的误差。很显然，数控机床可以有效地实现生产规模化效应，这源于它采用的数控技术，其中最关键的是编程软件及代码。由于数控软件编程代码中出现误差（插补误差），那么在生产过程中必然形成一系列的相同效应。例如借助直角、圆角、直线等在零件轮廓逼近的过程中形成的误差，虽然符合设计图的要求，但却严重的脱离了加工精确性。

第二，数控机床刀角圆弧的误差。由于加工材料的刚度、韧性较高大，车床刀具在进行切割的过程中不可能保持持续稳定，微弱的变化可能导致刀尖圆弧产生影响，当然，大幅度的尺寸、外观影响并不会出现，主要集中在锥面、圆弧等加工过程中，如出现多切、少切、变形等问题。

第三，操作过程出现的测量误差。测量是展开数控机床加工的前提，如果测量出现了误差，那么生产中的精度必然会受到影响。其原因包括两个方面，第一是测量人员自身缺乏严谨性，测量不科学、不准确，第二则是由测量工具导致的误差。

第四，刀具磨损导致的操作误差。前面已经阐述过，数控机床的加工材料硬度、刚度、韧性都很大，那么在长期的操作中必然Φ毒卟生严重的磨损。特别是一些金属材料的加工操作中，会产生极高的温度和氧化作用，进而导致磨损加剧，刀尖的磨损必然会影响预计精确度，最开始工作的时候，刀尖磨损的速度会比较快，后来就会越变越小；如下图所示，属于典型的刀具磨损导致的轮廓误差。

第五，反向失动量及对刀误差。机械加工生产中发现，数控机床会由于机械之间出现的缝隙以及机床传动部件的弹性形变而导致出现的误差，这种误差属于是反向失动量引起的，此外，对刀的过程中也容易出现误差，这主要是由于操作系统的进给修调比例值不对称造成的。

第六，机床系统误差。数控机床并非“铁板一块”，它也是由诸多部件构成的，那么在本体上也会出现公差现象，虽然在一定情况下其稳定性、整体性良好，但均匀度和传动路线都会对系统产生影响，进而导致误差的出现。

二、数控机床加工操作中减小误差的方法

科学实验表明，只有在理想环境下才能完全消除误差，现实生产中误差是必然存在的，只要将其控制在一个合理范围内，就不会对产品功能需求造成影响。因此，基于数控机床产生误差的原因，可以从以下三个方面展开减小误差的方法探讨。

首先，对数控机床的程序编写提高要求。程序编写直接影响着数控机床批量化生产的效果，在零件进行数控加工之前，必须要把具有一定可行度的加工程序编写出来，编写程序通常来说有两种方法：其一，采取手工编程的方式，这在大量嵌入式设备中具有体现，其二则是利用计算机辅助软件编程，笔者比较倾向于这一种，计算机辅助编程的方式可以规避很多人为失误，在精确控制方面也更科学，甚至可以实现生产模拟。

其次，对数控机床的刀具应用提高重视。刀具产生的误差也来源于两个方面，其一是刀具自身受到严重磨损的情况下，那么在加工的过程中必然会出现精确度误差。其二是对刀误差，要减小误差就要关注刀具的选择，一方面要满足高速度切削需要，另一方面则要具有相对的稳定性。

再次，对数控机床的整体误差进行把控。数控机床本身就存在大量的测量校对要求，相比普通机床而言，其管理要求更严格、涉及内容也更多，如果采用普通机床的管理方法来对待数控机床，很显然是不合理的。在管理方面要集中展开，按照生产需要合理布局，减少数控机床周边的影响因素。在误差检测方面，可以利用计算机进行整体管理，实现信息共享，满足参数对比的要求，从中发现数控机床自身存在的问题。

三、结束语

值得说明的是，“误差”并不是错误或失误，在科学研究范畴内讨论“误差”是合理的，任何一种严谨的研究或精密的设备中都可能存在误差，理论上也认为误差是不可避免的。但是，落实到机械加工层面，应该尽量的减小误差，将其控制在近乎可以省略的程度，并形成科学连贯的审核模式。在实际生产过程中，无论是大批量、大规模的加工，还是个性化、小批量的加工，都应该尽量控制误差、提高精确度。

作者简介：王钢（1979-），男，四川省自贡市人，自贡市职业培训学院，机械加工教研室教师，一级实习指导教师，从事数控加工专业教学工作。

参考文献：

[1]李恒亮，周洋.数控机床加工操作中的误差分析[J].河南科技，2012，17：78.

[2]庾辉，李梦奇，李冬英，王斌，费明福.数控机床定位精度研究进展[J].机械设计与研究，2015，06：101-104+108.

[3]王丽.数控加工中的误差分析及补偿方法[J].机床与液压，2011，10：52-53+68.