国产数控机床如何追求高精度高质量？

追求高精度高质量

追求数控机床加工工件的高精度和高质量。首先数控机床本身必须具有这样的性能。为此，数控机床在结构和布局上，在材料选用上必须考虑到提高刚性和承载能力，以保证实现高精度；同时数控系统、伺服驱动系统、传动系统和测量传感器等也必须具有高分辨率、高精度的性能，才能满足加工工件高精度、高质量的要求。

 

1 结构布局

为了实现功能和提高刚性，数控车床、车削中心、立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心、车铣复合加工中心等在结构布局方面发生了深刻变化。

例如，国内有些厂家生产的立式加工中心和卧式加工中心，横向坐标采用立柱移动，这样减少了一层工作台（传统结构是双层十字工作台），提高了工作台的刚性和承载能力；龙门加工中心从工作台不动、双立柱移动发展成桥式结构，即工作台固定，2个立柱做成固定式墙体，在墙体上面装有导轨，横梁在导轨上做纵向运动。这种结构减少了运动部件的质量和运动惯性，有利于准定位，减少了占地面积。

高架桥式龙门加工中心结构布局图

 

2 采用新材料提高刚性

用于数控机床的优质新材料的开发与应用，有利于提高数控机床整体刚性和精度，非常重要。

例如，宁波海天精工机械有限公司在生产的HTM-V120L数控立式车铣磨加工中心上采用了90%花岗岩成分聚合浇铸的床身。据该厂介绍，该材料制成的床身比一般铸铁床身抗震强度增加10倍。

又如，大连科德公司在生产的TG-45型六轴（或五轴）联动数控刀具磨床的底座采用了人造石材。

据称以上2家企业应用了这两种新材料，因其具有吸震性好、稳定性好、耐磨等特点，为提高和保持机床精度提供了保证。

此外，还有资料显示，蜂窝状材料、水泥材料、天然花岗岩石材等也有用于数控设备的情况。重视新型材料的开发与应用，必然使机床结构设计和性能发生变革。

 

3 高精度插补数控系统

高位数CPU（64位）在数控装置上的应用，高速纳米级插补运算、高分辨率伺服等功能为提高数控机床精度做出重要贡献。

在数控机床上应用的CPU，从20世纪80年代的16位发展到现在的64位，其频率也从原来的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的发展进一步提高了运算速度和分辨率（0.1μm、0.01μm）。国产数控系统开始采用64位CPU，可实现微米级精度插补，但与国外先进数控系统相比还有距离。

实现纳米级精度插补，伺服驱动系统控制分辨率和响应能力是非常关键的。为此，在驱动单元之中伺服电机轴上安装高精度传感器（16×106线/转），在闭环系统中采用高分辨率（1μm）的光栅尺，可使小型数控机床的运动部件定位精度达到2~3μm。一般情况下，国产小型数控机床还达不到这样的水平。