數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件的控制單元，數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成。

一、數(shù)控機(jī)床的精度介紹

（1）幾何精度是指機(jī)床在不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機(jī)床的幾何精度對(duì)加工精度有重要的影響，因此是評(píng)定機(jī)床精度的主要指標(biāo)。

（2）運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床在以工作速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要零部件的幾何位置精度，幾何位置的變化量越大，運(yùn)動(dòng)精度越低。

（3）傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)鏈各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性。

（4）對(duì)于機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度，尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要通過(guò)切削加工典型零件所達(dá)到的精度間接的對(duì)機(jī)床動(dòng)態(tài)精度作出綜合的評(píng)價(jià)。

二、影響數(shù)據(jù)機(jī)床切削加工精度的因素

（1）機(jī)床的空載精度

以上的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度和傳動(dòng)精度三種精度指標(biāo)都是在空載條件下檢測(cè)的，為全面反映機(jī)床的性能，必須要求機(jī)床有一定的動(dòng)態(tài)精度和溫升作用下主要零部件的形狀、位置精度。而影響動(dòng)態(tài)精度的主要因素有機(jī)床的剛度、抗振性和熱變形等。

（2）機(jī)床的制造誤差

機(jī)床的制造誤差主要包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。

主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動(dòng)量，它將直接影響被加工工件的精度。

導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對(duì)位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。導(dǎo)軌本身的制造誤差、導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量是造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。

傳動(dòng)鏈誤差是指?jìng)鲃?dòng)鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃?dòng)元件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。它是由傳動(dòng)鏈中各組成環(huán)節(jié)的制造和裝配誤差，以及使用過(guò)程中的磨損所引起的。

（3）數(shù)據(jù)機(jī)床外力作用

機(jī)床的剛度指機(jī)床在外力作用下抵抗變形的能力，機(jī)床的剛度越大，動(dòng)態(tài)精度越高。機(jī)床的剛度包括機(jī)床構(gòu)件本身的剛度和構(gòu)件之間的接觸剛度。機(jī)床構(gòu)件本身的剛度主要取決于構(gòu)件本身的材料性質(zhì)、截面形狀、大小等。構(gòu)件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸面的幾何尺寸和硬度有關(guān)，而且還與接觸面的表面粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸面介質(zhì)、預(yù)壓力等因素有關(guān)。

（4）切削油的選用

數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)所使用切削油的性能直接決定了工件的精度，性能優(yōu)異的切削油可以從物理潤(rùn)滑到化學(xué)潤(rùn)滑全程平穩(wěn)的對(duì)工件和刀具提供有效的防護(hù)作用，減少刀具磨損，大幅度提高工件加工精度。切削油的性能是否滿足工藝的需要直接決定了工件的誤差精度，如使用菜籽油、機(jī)械油、再生油等非專(zhuān)用油品作為切削油使用會(huì)出現(xiàn)刀具磨損快、工件劃痕起毛刺、機(jī)臺(tái)起黃袍生銹等問(wèn)題。

（5）數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)影響

機(jī)床上出現(xiàn)的振動(dòng)，可分為受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。自激振動(dòng)是在不受任何外力、激振力干擾的情況下，由切削過(guò)程內(nèi)部產(chǎn)生的持續(xù)振動(dòng)。在激振力的持續(xù)作用下，系統(tǒng)被迫引起的振動(dòng)為受迫振動(dòng)。機(jī)床的抗震性和機(jī)床的剛度、阻尼特性、質(zhì)量有關(guān)。由于機(jī)床的各個(gè)零部件熱膨脹系數(shù)不同，因而造成了機(jī)床各部分不同的變形和相對(duì)位移，這種現(xiàn)象叫機(jī)床的熱變形。由于熱變形而產(chǎn)生的誤差最大可占全部誤差的70%。

一般而言，切削加工誤差產(chǎn)生的成因，多方面的，如在車(chē)削工件時(shí)，出現(xiàn)圓跳動(dòng)和圓柱度超差，螺紋螺距精度超差，端面平面度超差，從而影響到工件的加工精度。

（6）計(jì)量誤差

在進(jìn)行車(chē)削銑削加工時(shí)，計(jì)量錯(cuò)誤主要包括圖樣看錯(cuò)、圖樣尺寸計(jì)算錯(cuò)誤、傳動(dòng)間隙以及操作刻度盤(pán)未消除等，同時(shí)，量具操作方法不規(guī)范或者是在使用前沒(méi)有進(jìn)行校準(zhǔn)，從而造成加工誤差產(chǎn)生。比如在使用量具游標(biāo)卡尺時(shí)，由于螺釘?shù)乃删o度沒(méi)有緊固好，形成測(cè)量誤差，進(jìn)而導(dǎo)致加工誤差。又例如千分尺的使用，在具體的測(cè)量操作時(shí)，其測(cè)量力的手感也是其中的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，同時(shí)，在測(cè)量時(shí)，閱讀數(shù)值時(shí)的視線以及測(cè)量點(diǎn)位置的正確與否都是導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的因素。

（7）剛性不足

在進(jìn)行車(chē)削銑削加工時(shí)，由于加工系統(tǒng)的剛性不足從而導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。一般 而言，加工系統(tǒng)的剛性主要與三個(gè)方面的因素相關(guān)，即工件、機(jī)床以及刀具，其中機(jī)床的轉(zhuǎn)速與切削力的大小對(duì)加工精度有直接的影響，而刀具與工件的剛性若是不達(dá)標(biāo)，自然也會(huì)產(chǎn)生誤差。例如在加工時(shí)，若是刀具角度發(fā)生變化、切削用量大、夾具剛性不足，在綜合作用下，就必然會(huì)產(chǎn)生誤差，特別是對(duì)加工易變形的工件或者是大余量的工件時(shí)，誤差產(chǎn)生概率就會(huì)加大。

（8）刀具的制造誤差及彈性變形

刀具誤差主要包括兩個(gè)方面，一是角度誤差，二是刀具磨損誤差。首先，從刀具角度誤差來(lái)講，其對(duì)切削加工所產(chǎn)生的影響較大。一般而言，刀具角度是根據(jù)其本身材料，結(jié)合工件材料和加工性質(zhì)等多方面綜合選擇的。因此，若是刀具角度發(fā)生改變，那么切削深度、切削力大小、切削刃口鋒利程度以及切屑變形都會(huì)造成不同程度的影響，進(jìn)而影響到到加工件表面的粗糙，同時(shí)，刀具角度的變化還使得刀尖強(qiáng)度的降低，影響到其散熱性能，進(jìn)而產(chǎn)生刀具誤差。

彈性形變表現(xiàn)在刀具、機(jī)床絲杠副、刀架、加工零件本身等對(duì)象的形變，使刀具相對(duì)工件出現(xiàn)后退，阻力減小時(shí)形變恢復(fù)又會(huì)出現(xiàn)過(guò)切，使工件報(bào)廢。產(chǎn)生形變的最終原因是這些對(duì)象的強(qiáng)度不足和切削力太大。

彈性形變會(huì)直接影響零件加工尺寸精度，有時(shí)還會(huì)影響幾何精度（如零件變形時(shí)容易產(chǎn)生錐度，因?yàn)檫h(yuǎn)離卡盤(pán)的位置形變幅度越大），刀具的強(qiáng)度不足，可以設(shè)法提高，有時(shí)機(jī)床和零件本身的強(qiáng)度，是沒(méi)法選擇或改變的，所以只能從減小切削力方面著手，來(lái)設(shè)服彈性形變，切深越小、刀具越鋒利、工件材料硬度較低、走刀速度減小等都會(huì)減小實(shí)際切削阻力，都會(huì)減輕彈性形變。

（9）夾具的幾何誤差

夾具的作用是使工件相當(dāng)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的幾何誤差對(duì)機(jī)械加工誤差（特別是位置誤差）有很大影響。

夾具誤差包括定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差及對(duì)刀誤差等，這些誤差主要與夾具的制造和裝配精度有關(guān)。

①基準(zhǔn)不重合誤差

當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)而造成的加工誤差，稱(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間尺寸的公差。

②基準(zhǔn)位移誤差

工件在夾具中定位時(shí)，由于工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合間隙的影響，導(dǎo)致定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不能重合，從而使各個(gè)工件的位置不一致，給加工尺寸造成誤差，這個(gè)誤差稱(chēng)為基準(zhǔn)位移誤差。

（10）定位誤差

定位誤差主要包括基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，如果所選用的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(在零件圖上用來(lái)確定某一表面尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn))不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。

工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動(dòng)量，稱(chēng)為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。定位副制造不準(zhǔn)確誤差只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。

（11）轉(zhuǎn)速的影響

正常情況下轉(zhuǎn)速越高，切削的效率越高。但轉(zhuǎn)速、工件直徑確定切削線速度，線速度受工件硬度、強(qiáng)度、塑性、含碳量、含難切削合金量和刀具的硬度及幾何性能等因素制約，所以要在線速度限制下選擇盡可能高的轉(zhuǎn)速。再者，在加工細(xì)長(zhǎng)軸或薄壁件時(shí)，要注意將轉(zhuǎn)速調(diào)整避開(kāi)零件共振區(qū)，防止產(chǎn)生振紋影響表面粗糙度。

（12）切削要素對(duì)表面粗糙度的影響

知道工件材質(zhì)較硬時(shí)，加工后工件表面粗糙度較好，另外當(dāng)工件材料的可塑性和延展性越高時(shí)（如銅材、鋁材），就需要刀具越鋒利才能加工出比較好的表面粗糙度?；诣T鐵加工相對(duì)于鋼件加工來(lái)說(shuō)，因?yàn)槌煞輳?fù)雜，含雜質(zhì)程度高，就需要刀具硬度較高。有些延展性較高強(qiáng)度又較高的合金材料，就需要鋒利卻又能保證強(qiáng)度的刀具，所以就比較難加工（如不銹鋼、鎳基耐熱合金、鈦合金等）。

切削加工是機(jī)械制造中最主要的加工方法。由于切削加工的適應(yīng)范圍廣，且能達(dá)到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機(jī)械制造工藝中仍占有重要地位。如何提高切削加工的精度：

一、提高切削質(zhì)量的途徑

切削加工質(zhì)量主要是指工件的加工精度（包括尺寸、幾何形狀和各表面間相互位置）和表面質(zhì)量（包括表面粗糙度、殘余應(yīng)力和表面硬化）。隨著技術(shù)的進(jìn)步，切削加工的質(zhì)量不斷提高。18世紀(jì)后期，切削加工精度以毫米計(jì)；20世紀(jì)初，切削加工精度最高已達(dá)0.01毫米；至50年代，切削加工精度最高已達(dá)微米級(jí)；70年代,切削加工精度又提高到0.1微米。要提高切削加工質(zhì)量，必須對(duì)上述各方面采取適當(dāng)措施，如減小機(jī)床工作誤差、正確選用切削工具、提高毛坯質(zhì)量、合理安排工藝、改善環(huán)境條件等。

二、減小機(jī)床工作誤差

通常采用的方法有：

①選用具有足夠精度和剛度的機(jī)床。

②必要時(shí)可以采取補(bǔ)償校正的方法，如在螺紋磨床或滾齒機(jī)上，根據(jù)事先測(cè)得的機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差加裝誤差校正裝置，以校正機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)誤差。

③采用機(jī)床夾具來(lái)保證加工精度，如利用鏜模加工箱體上的孔系，使孔距精度由鏜模決定而不受機(jī)床定位誤差的影響。

④防止機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。

⑤消除機(jī)床內(nèi)部振源和采取隔振措施，以減少振動(dòng)對(duì)加工精度和粗糙度的影響。

⑥提高機(jī)床自動(dòng)化程度，如采用主動(dòng)測(cè)量或自動(dòng)控制系統(tǒng)，以減少加工過(guò)程中的人為誤差。

三、正確選用切削工具

應(yīng)采用耐磨性好的刀具，合理選用刀具幾何參數(shù)，并仔細(xì)地研磨刃口，使其光滑而鋒利。例如用磨具加工，一般選用較細(xì)、較硬磨粒的磨具，砂輪要正確和及時(shí)地修整。

四、提高毛坯質(zhì)量

工件毛坯要具有均勻的材質(zhì)和加工余量，同時(shí)采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?，如時(shí)效處理、退火、正火、調(diào)質(zhì)等措施以消減內(nèi)應(yīng)力，并改善材料的切削加工性。

五、合理安排工藝

采用合理的工藝程序；正確選用切削用量，以減小切削力和切削熱的影響，并防止產(chǎn)生自激振動(dòng)；嚴(yán)格選用經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期檢測(cè)的切削油配方，使切削油對(duì)切削區(qū)進(jìn)行充分冷卻和潤(rùn)滑；選擇工件的安裝定位基準(zhǔn)和夾緊方式時(shí)，注意減小安裝誤差和工件變形。

六、改善環(huán)境條件

保持加工環(huán)境清潔；對(duì)外部振源和熱源采取隔離措施；精密加工在恒溫、恒濕和防塵的條件下進(jìn)行。

七、選擇高性能切削液

人類(lèi)使用切削液的歷史可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，從磨制石器、銅器、鐵器到各種機(jī)床的相繼出現(xiàn)，切削液才開(kāi)始有了較大規(guī)模的應(yīng)用。發(fā)展到現(xiàn)在，切削液的種類(lèi)眾多、門(mén)類(lèi)齊全，在工業(yè)中的使用量很大，成為不可或缺的工業(yè)潤(rùn)滑劑之一。切削液屬于金屬加工液的一種，在金屬的切削、磨加工過(guò)程中，需要用它來(lái)冷卻、潤(rùn)滑刀具以及加工件，確保切削加工的順利進(jìn)行。

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