摘要：为了改善数控铣床定位精度低的问题，通过采用新材料及应用新工艺提高机床主轴结构零件制造和整体装配精度，通过优化机床传动系统结构改善传动链的定位精度，提高数控铣床定位精度及零件的加工水平。

    数控铣床是金属切削加工的主要机床，由于数控机床本身具有先进的加工工艺、程序化的工作流程以及模块化控制单元，在国内外机械加工企业中得到广泛应用。在现代机械加工企业的主要机床中，数控铣床占有很大的比重。国内数控铣床在加工过程中普遍存在着机床主轴定位精度低的问题，导致了数控铣床的自动化程度降低，维修时间增加，生产效率降低和劳动成本增加的发生。

    1 数控铣床定位精度的提高
    （1）采用新材料、新工艺提高主轴加工装配精度。由于大型数控铣床的主轴轴承位置支撑面的外径尺寸较大，符合大尺寸要求的轴承需要定制生产，加工成本高、维修周期长；大型滚动轴承的支撑架架体精度难以保证，且容易导致受力不均而影响轴承寿命；传统滚动轴承安装尺寸较大，影响机床整体结构的紧凑性。
    通过在铣床主轴与机床固定支撑部分的接触区域上加注一种液态聚合合金（新型的减磨涂层材料），液态聚合合金浇注后，迅速凝固成固态，固态聚合合金具有良好的自润滑性能、与金属结合强度高、固化无收缩，同时具有良好的机械特性。利用液态聚合合金代替传统滚动轴承作为旋转运动副中的支撑结构，以保证良好转位精度和主轴结构的紧凑性。
    采用新材料和应用新工艺提高主轴加工装配精度，机床主轴具有安装方便、结构紧凑、生产成本低、定位精度高的特点，并且可以改变传统滚动轴承结构设计缺陷，满足主轴传动转动副任意外形尺寸的设计要求，应用性更高。
    （2）优化传动系统结构，改善主传动系统定位精度。数控铣床属于开环或半闭环机床系统，机床的传动系统是影响数控机床定位精度的重要因素，而进给丝杠的精度是机床传动系统的主要部分。因此，传统数控机床传动常采用具有高精度的滚珠丝杠。但是，高精度的丝杠仍然会存在一定的制造误差，工作环境因素，以及在长期工作中会产生磨损，导致螺距误差，影响传动精度。所以，提高数控铣床的定位精度关键是对滚珠丝杠的螺距误差进行补偿。
    以XK6132数控铣床（本型号数控铣床的脉冲当量是0. 005 mm）主传动滚珠丝杠为例，传动系统中滚珠丝杠有效工作长度是1000 mm，以滚珠丝杠上500 mm的长度上，间隔10 mm为采样点，并设定为基准点，用双频激光干涉仪检测各个采样点的定位误差值，以各个采样点为参考数据，应用MATLA13软件，分析采样点误差曲线，利用软件分析法对螺距误差进行补偿，实现机床传动误差补偿。通过螺距误差的补偿，数控机床的定位精度可以得到有效的提高。
    （3）优化数控系统控制算法，提高进给系统定位精度。数控铣床进给系统的定位精度是影响被加工零件质量的重要因素。其中，数控铣床的电气控制系统、机械传动系统和伺服控制系统等均是系统定位精度的影响因素。目前，通过简单的提高电气控制系统和机械传动系统的控制精度效果显著，但是成本的制约，限制了定位精度的提高。在数控铣床的电气控制系统和机械传动系统的有效定位精度基础上，通过优化原数控系统的伺服控制算法的方法，提高数控铣床进给系统定位精度，可以部分的消除系统的定位误差，合理地提高数控机床系统的定位精度：
    以XK6132数控铣床数控系统为例，通过采用PMAC高性能的多轴伺服运动控制器，在其原有数控系统运算处理器支持下，保证伺服系统最大限度运算速度和运算精度。再利用PID前反馈伺服控制算法，进行数控系统快速响应和系统误差补偿，依靠算法功能提高传动系统的定位精度。采用高性能的运动控制器和合理的伺服控制算法以及误差补偿功能，可以有效地实现数控系统精确的定位和快速的系统响应。
    采用新材料和应用新工艺是提高未来数控铣床以及数控机床发展的一个重要方向，优化数控机床主传动系统和机械系统结构，对机床精度·、寿命和稳定性以及零件质量的提高具有主导作用，优化数控系统控制算法，能提高进给系统定位精度，使经济性更加显著。

    2 典型零件加工的举例
    数控加工在现代加工领域具有重要地位，在机械加工和工业生产中都被广泛应用，典型零件在数控铣床卜采用先进的加工工艺十分必要。数控铣床加工的机械零件范围十分广泛，主要包括直线铣削、圆弧铣削、平面铣削、轮廓铣削、角度铣削、钻孔深孔加工、键槽铣削等等。
    典型二阶外轮廓矩形薄板零件的加工十分复杂，数控系统的定位精度是保证零件加工质量和加工精度的关键。利用数控铣床进行零件加工，零件加工流程如下：
    （1）用压板装夹工件毛坯，以不加工下平面为固定基准，使加工部分保证足够尺寸；
    （2）确定工件中心上平面0点为工件坐标中心，系统自动对刀；
    （3）利用数控系统接口转换，输入数控程序；
    （4）采用硬质合金YT15可转位端铣刀直径100 mm，主轴转速600 r/min，进给速度150 r/min，铣削深度10 mm，采用自动方式对零件上平面进行铣削加工；
    （5）采用高速钢立铣刀直径为17 mm，转速500 r/min ,进给速度150 r/min，铣削深度9 mm，进行外形轮廓尺寸粗加工，留待加工余量为1 mm;
    （6）采用高速钢立铣刀直径为17 mm，转速600 r/min，进给速度100 r/min，铣削深度1 mm，进行外形轮廓尺寸精加工。

    3 总结
    通过典型零件的铣削加工，与传统铣削方式相比，采用新方法提高数控铣床定位精度，工件表面质量高，零件加工效率高，机床性能更加稳定。