数控铣床加工精度的影响因素及改善措施

数控铣床加工精度的影响因素及改善措
施
摘要：由于数控加工效率高、加工精度高、操作简单等优点，目前已成为加
工行业中的主要加工设备，但由于诸多原因，加工精度受到诸多因素的制约，容
易造成零件精度不达标。

对影响数控铣床加工精度的因素进行了分析，并给出了
相应的控制措施，从而提高了数控铣床的加工精度。

关键字：数控铣床；加工精度；影响因素；改善措施；
1.引言
CNC技术的应用，可以改变一个国家的制造业水平，而中国的 CNC技术，也
在不断的进步，被越来越多的人所重视。

数控加工是利用数控铣床对零件进行加
工的一种工艺，利用数字技术对零件和工具的定位进行精确的控制，可以有效地
解决零件的精细、形状复杂、精度高的问题，从而达到高效率的自动加工。

CNC
加工是利用 CNC系统来实现对 CNC铣床的运动和辅助操作的控制，并按照实际
的加工需求，按照系统的指令进行操作。

在利用 CNC技术进行金属零件的加工时，有许多因素会影响到它的加工精度。

如数控铣床的精度、铣床的安装制造、插补
精度、伺服系统的控制精度、工件的材质等，都会对铣床的精度产生一定的影响。

其主要影响因素有：铣床的设计与制造、切削用量的选择、数控铣床的加工精度
和测量误差等。

在实际应用中，通过分析影响 CNC加工过程的各种因素，采取切
实可行的方法，降低对工件加工精度的影响，从而确保成品的质量。

2.影响数控加工精度的因素分析
(一)机器设备的误差
1)机械的工作特性对加工的精度有很大的影响。

数控铣床是一种先进的制造
技术,数控铣床的设计缺陷、伺服控制系统的传动误差、测量反馈系统的误差、
铣床装配与调试时的几何误差、铣床制造费用等因素的存在，都会对铣床的性能
和精度产生一定的影响。

此外，一般情况下，工厂制造的 CNC铣床都是根据用户
的需要选择合适的数控系统，硬件的匹配程度，也会间接地影响到铣床的加工精
度和质量。

2)机器的磨损会使机器的操作精度下降。

在数控铣床的工作中，零件不可避
免地会出现磨损，并且随着铣床的长期高强度生产，零件的磨损会越来越严重，
比如导轨、主轴、夹具等，对精度的要求非常高，从而降低了铣床的定位精度和
传动精度。

主轴组件、导轨等零件在加工过程中容易产生系统和随机误差，从而
影响到加工精度。

3)很难及时纠正错误。

在常规的铣床上，由于铣床本身的热变形、零件的磨
损等原因，可以根据工作人员的技术水平，随时调整加工误差。

但由于数控铣床
高度自动化，造成的各种误差很难及时纠正，一般都是在发现零件的加工精度下
降后，才会进行维修，调整齿轮间隙，甚至更换。

零件的损坏，可以减少铣床整
体的加工误差。

数控铣床维修是一项非常高的技术活，一般的技术工人是不可能
完成这项工作的，而数控铣床的制造厂商也没有足够的人手来进行长时间的维修，一旦出现质量问题，数控铣床的精度就会大打折扣。

(二)温度对环境的作用
1)机械热变形对机械加工精度的影响
在常规机械加工中，工件的非加工辅助时间要大于工作时间，机械驱动系统
的冷却周期较长，由于温度升高引起的热变形易于复原，因此其热变形对加工精
度的影响不大。

而数控铣床，特别是加工中心，在加工前，刀具的安装、对刀、
定位等都是事先进行的，不需要进行任何的辅助工作，而且由于数控铣床的快速
换刀、定位和传动，大大缩短了非加工时间，提高了生产的效率和自动化水平，
造成了长时间的高强度、大批量的生产，铣床的温度上升将会高于一般铣床，铣
床零件的热变形对数控加工精度的影响更为显著。

结果显示，在 CNC铣床整体加
工过程中，由于热变形引起的误差约为40%~70%。

2)很难准确地控制温度补偿
技术人员在程序设计时，可以利用精密仪器对补偿参数进行测量，例如间隙
补偿等；还可以用统计资料对其进行计算和分析，例如工具的补偿。

但是，由于
热变形对加工精度的影响较大，因此，在数控编程中，温度补偿参数的设定是困
难的。

3)热变形工具和工件
在对工件进行加工时，由于刀具与工件的摩擦，会产生大量的热能，造成刀
具与工件的热变形，若热量不充分，则会造成零件的尺寸和几何形状的偏差。

(三)工件的加工和加工误差的影响
铣刀在铣削时所造成的测量误差也会对铣床的加工精度造成一定的影响。

数
控铣削刀具的选择要考虑到刀具材料、刀具尺寸、刀具的角度等诸多因素。

要根
据有关工艺条件来选用，若所选用的工具参数与所选用的材料不符，会造成工艺
误差，影响工件的加工精度和表面粗糙度。

目前，我国许多铣床制造商仍采用三
相异步电动机驱动滚珠螺杆传动的传动方式。

采用该驱动模式的 CNC铣床，在加
工工件时，由于 CNC铣床的工作，轴承间会有间隙。

同时，由于加工铣床在运行
中受到外界的冲击，如振动，会引起相应的轴承变形，从而在制造加工中增加误差。

CNC铣床在加工各种部件时，会受到不同的压力。

这就会影响工件的加工精度，进而降低铣床的加工精度。

(四)其它方面
在 CNC铣床上应用了大量的传感器技术，通过对测试系统的测量结果进行反馈，从而提高了数控铣床的加工精度。

由于传感器性能的变化，环境温度的变化，电磁的干扰，测量设备的污染，测量的准确性受到了一定的影响；铣床的振动、
主轴和导轨的刚度、铣床散热、传动系统的润滑都会影响铣床的传动精度；同时，切削工具的磨损程度对切削精度的影响也不可忽略；企业的生产管理规范程度、
数控铣床运行与维护、维修技术水平、操作人员的职业素质等都会对数控铣床的
加工精度产生一定的影响。

3.数控加工精度的改善措施
(一)装置温度的控制
当前，许多数控铣床的主体缺少配套的散热措施。

在 CNC铣削零件时，各支
座之间存在着一定的摩擦，从而产生大量的热。

铣床的主体发热和铣削时，工件
与工件的摩擦所产生的热是相互影响的。

在此情况下，若不能及时将热能排出，
则被加工的工件将会发生变形。

在高温下，零件的外形会发生不规则的变化，从
而引起零件的不稳定，从而影响到工件的质量。

因此，必须在数控铣床上加装适
当的散热器，增加其散热面积。

数控铣床在工作时，可以通过自身的散热来减少
设备的工作温度和工件的变形，从而减少加工误差，从而提高铣床的加工精度。

(二)对工件的加工进行误差补偿
利用 CNC铣床进行铣削时，存在着工件的精度问题，从而对工件的加工质量
造成一定的影响。

若要降低加工过程中的误差，提高加工精度，可以采用误差补
偿方法。

零件设计者和铣床操作员要根据工件和铣床的具体条件，研究设定相应
的补偿函数，以解决加工过程中 X、 Y、 Z坐标轴的误差。

必须依据数控铣床的
实际条件，对不同的补偿方法进行科学、合理的利用。

如果有条件，可以采用相
应的软件和软件，对其进行测量，从而改善加工质量，减少误差。

下面两种方法
可以用于进行有关的误差补偿。

(1)方法1。

若数控铣床的作业系统出现逆向偏差，则必须对其进行误差补偿。

数控铣床在加工过程中会产生逆向偏差，从而降低了加工的精度。

为解决此问题，铣床操作员可以在加工初期利用 CNC程序对零件进行定位，以达到误差补偿、消
除反向偏差等目的，保证数控铣床的加工精度。

(2)方法2。

利用 CNC程序可以对铣削过程中的位置进行精确的定位，也可
以在不影响铣床的基础上完成对铣床的插补。

为了减少加工误差，提高加工精度，对铣床的加工精度起到了很好的补充作用。

同时，利用 CNC系统可以不断地提高CNC的性能，在输入调整指令后， NC系统会读取和识别逆向间隙相关的参数，
并进行动态调整，以提高数控铣床的精确度。

4.总结
数控铣床已广泛地应用于现代机器制造流水线，其加工精度高，生产效率高。

在 CNC加工中难免会出现一些误差，但可以采取技术手段来减少这些误差。

通过
对影响数控铣床加工精度的多种因素的分析，探讨其产生的原因，并结合现代机
械制造技术的特点，提出了有针对性的工艺改进措施，从而使整个数控铣床的加
工精度和质量得到提高，从而使企业的综合效益得到明显的提高。

参考文献：
[1]叶成 . 数控铣床加工精度故障及维修处理研究 [J]. 科学技术创新，2020(11)：182-183.
[2]张群威，陈桂华 . 铣床工艺系统热变形控制策略研究 [J]. 南方农机，2020，51(8)：172.
[3] 赵秀芹. 数控铣床加工精度提高技术分析及其存在的问题探讨 [J].内
燃机与配件，2020(18)：62-63.。