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數控機床加工精度的影響因素及其控制措施

時間:2017-03-08 09:48?? 作者:admin 點擊:
數控機床加工精度的影響因素及其控制措施
前言:隨著科學水平的進步,數控機床加工技術已經成為人們日常生產生活過程中不可缺少的技術,在眾多的領域發揮著重要的作用。但是數控機床在進行加工過程中難免會受到各種各樣因素的影響,使得其加工精度產生一定的偏差,給生產生活帶來一些不便。本文主要對影響數控機床加工精度的主要影響因素進行分析,并提出相應的解決對策。 
一、數控編程對機床加工精度的?以及解決對策
1、編程原點的選擇對加工精度的影響和控制措施
在進行數控編程時,最先需要考慮的因素就是編程原點的確定。通常來講,編程坐標系的確定需要相關的操作人員根據所需加工零件的特點以及圖紙等進行考慮,在這其中,編程原點的確定直接關系到整個零件最終的加工精度。在實際操作中,編程坐標系的確定應該以編程基準、設計基準、工藝基準統一為原則,只有這樣才能將尺寸公差換算誤差降到最低,實際操作中可以按照以下進行操作: 
(1)編程原點應該盡量與圖紙中的基準吻合。在進行零件設計時會有相應的設計基準,加工過程中會有相應的工藝基準,編程原點應該盡量和這些基準相吻合。 
(2)在進行相關數據的計算時,盡量簡單化,避免不必要的尺寸鏈計算過程,減少誤差的產生。 
(3)編程坐標系應該盡可能的選擇在一些精確度較高的零件表面上。 
2、編程過程中的數據處理對精度的影響和控制措施 在數控編程中,數據處理主要是對整個零件的輪廓精度產生重要的影響,在這其中較為重要的就是一些未知的編程節點以及編程尺寸公差帶的計算和換算問題。 
(1)當前的數控機床設備中,一些先進設備可以根據加工零件的輪廓自動進行節點的坐標計算,而大部分數控機床仍然需要人為的手工計算。通常來講利用手工計算節點坐標的主要問題就是如何控制好計算精度,一般情況下,手工計算與計算機計算之間會有0.01-0.03mm的偏差,通常可以利用以下方法來提高手工計算的精確度:首先,手工計算過程中的一些中間數據應該保留在四位小數以上,如果利用計算機進行計算,應該盡量保留全部的小數。其次,編程過程中尺寸的調整主要是根據數控機床的脈沖當量來確定,所謂脈沖當量就是指當控制系統發出一個指令脈沖后,相應的機床移動設備所產生的移動量,脈沖當量是數控機床最小的設計和控制單位,比方說對于脈沖當量為0.001mm的數控機床而言,在計算過程中,各類計算結果應該最少保留三位小數以上。 
(2)當零件不同部位的尺寸公差存在不同或不對稱的現象時,應該采用人工的方法對編程尺寸進行計算。整個加工過程如果使用同一把刀具,那么應該選擇公差中間值來進行編程,為誤差的產生預留一定的空間,進而保證加工精度。當編程尺寸公差基本對稱時,通常可以利用公稱尺寸來進行編程,從而使計算量相應的減少。比方說在進行02.0001.20?、01.005?兩個外輪廓尺寸的加工時,可以分別取其中值20.01和5.005進行編程計算。而當進行02.0020?和02.0024?兩個零件加工時,可以對其取公稱尺寸20和24的方法進行編程,利用刀具的半徑補償來確保公差,也就是將刀具半徑的補償值修改為0.01mm。 3、加工路線對精度的影響及控制措施 在數控編程中,加工路線是其重要的組成部分,并且對數控加工過程的精度和效率有著巨大的影響作用。如何進行加工路線的選擇應該從以下幾個方面進行入手: 
 
(1)加工過程中的進、退刀方法對零件的輪廓有著重要的影響作用。當在零件的輪廓表面上直接進行進、退刀操作時,可能由于刀具的致敬、機床誤差、速度突變等因素使得零件的表面出現一些小凹痕,因此在進行一些精度要求較高的加工時,進、退刀應該盡量避免在表面進行。對于那些必須在表面進行操作的情況,應該盡量選擇圓弧切入和切出的形式,而且圓弧的半徑應比刀具的半徑大。 
(2)在進行數控機床加工時,為了保證零件表面的整體質量符合精度要求,通常利用順銑的方法進行加工,但是在下列情況時,應該利用逆銑的方法進行加工:首先,當待加工零件表面存在硬化層或夾砂時,應該選擇逆銑的方法進行加工。因為如果利用順銑從零件的表面進行切入加工,那么表面的硬化層和夾砂可能會對刀具造成破壞,而利用逆銑的方法,當刀具從表面切出時,外表面的硬化層和夾砂就會被掀掉,從而避免了刀具受到破壞;其次,在進行一些非金屬材料的加工時,尤其是一些纖維材料應該盡量選擇逆銑的方法。因為從表面切入的順銑可能無法有效的切斷纖維,進而使切割表面產生毛刺現象,而逆銑的加工方法能夠使材料中的一些細小纖維得到有效的切斷,使加工的切面光滑平整。 
二、數控機床系統誤差對加工精度的影響和控制措施 
1、螺距誤差和補償 
螺距誤差補償是將數控機床某個軸的實際運動位置與高精度位置測量系統(如激光干涉儀)的測量結果進行比較,在軸運動的全程上選擇一定數量的測量點,記錄下各測量點的誤差,輸入到數控系統中,這樣數控系統在控制該軸運動到某點時就會自動考慮誤差值。軸全程上測量點越多,螺距誤差補償效果越好。螺距誤差補償時需要注意以下幾點: 
(1)機床重復定位精度過低時,螺距誤差補償功能無法實現; (2)螺距誤差補償是建立在機床坐標系下的: 
(3)機床坐標系是靠參考點確定的,因此參考點的誤差應設為零。 
2、反向間隙誤差及補償 
數控機床傳動鏈中很多環節存在間隙,如齒輪傳動的齒側間隙、絲杠螺母副等。反向間隙會引起工作臺反向時伺服電機空轉而工作臺不動,其直接結果是半閉環數控機床產生誤差、全閉環數控機床位置環不穩而產生振蕩。對于反向間隙,數控機床在結構設計時實際已經做了充分的考慮,如采用同步齒形帶或消隙齒輪傳動、絲杠螺母副預緊等,但無論如何也會留有一些剩余間隙。在半閉環系統中,可采用與螺距誤差補償類似的方法,在軸運動的全程記錄下各點反向間隙,輸入到數控系統中,此后數控系統一旦接收到反向移動指令,就會自動將間隙補償值加到插補運算結果中,實現反向間隙自動補償。在全閉環系統中,不能使用上述方法。全閉環系統的反向間隙補償是通過參數設置來進行的。 
總結:在數控機床加工過程中,影響其加工精度的因素有很多,除了上述所講的這些因素外,工藝設計、刀具、操作人員技術水平等都會對競速產生一定的影響,因此在實際的數控機床加工過程中,應該綜合考慮各種方面的影響,才能真正實現加工精度的有效提升。

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