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知識分享 數控車(chē)床的精度加工探析

作者:泰格斯    發(fā)布時(shí)間:2024-03-04 20:25:05


1、數控機精度分析

  目前對數控數控機床的分類(lèi)主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。數控機床材質(zhì)的剛度和工作時(shí)的溫度,對機床的精度都會(huì )造成不同程度的影響。將數控車(chē)床的幾何精度繼續細分有可以分成主軸幾何精度和直線(xiàn)運動(dòng)精度。

  在數控機床加工運作的過(guò)程中主動(dòng)軸與回轉軸之間的相對位置應該是保持相對固定的,在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中與設計的情況是不完全相同的,兩軸之間的相對空間位置也并非固定不變的,因為構成主軸的軸承零部件在其制造的環(huán)節中會(huì )出現不同程度的誤差,在使用過(guò)程中又會(huì )受到溫度、工作強度、潤滑等條件的影響。主動(dòng)軸的軸承精度、主軸箱在裝配是的質(zhì)量都會(huì )造成主軸和其回轉部件在運行是發(fā)生不平衡,另外主動(dòng)軸的支承軸頸在制造過(guò)程中會(huì )存在圓度誤差,其前后同軸度也會(huì )存在一定程度的誤差,再加之主軸在運轉的過(guò)程中都會(huì )受熱發(fā)生形變,這些因素都對數控機床的主軸幾何精度造成影響。

  在數控機床除主動(dòng)軸造成的幾何精度之外,導軌因為摩擦力以及機床所用的伺服電機可能會(huì )存在慣量匹配問(wèn)題會(huì )對機床的.位置精度造成影響。在數控機床中有部分需要不間斷工作的部件如油缸油泵、電動(dòng)機、液壓機等,都需要長(cháng)時(shí)間連續工作。在它們運轉的過(guò)程中因為摩擦會(huì )產(chǎn)生一定的熱量,其內部零件會(huì )受熱膨脹發(fā)生形變,造成構件的實(shí)際尺寸與設計尺寸有出入,零件的結構也會(huì )因內部熱應的作用變的不對稱(chēng),發(fā)生構件的形變,因此數控機床運轉部件受熱發(fā)生形變會(huì )對機床的位置精度帶來(lái)重要影響。

  數控機床的加工精度與上述兩種精度不同,它是整臺機床在各種因素綜合影響下的結果,與機床的幾何精度和位置精度是密切相關(guān)的,與機床的傳動(dòng)系統誤差、檢查校正系統誤差、零件固定部件無(wú)擦、刀具位置的誤差等都有關(guān)聯(lián)。而且數控機床的程序編輯是否正確、生產(chǎn)工藝是否合理對機床的加工生產(chǎn)的穩定型造成影響。因此在實(shí)際生產(chǎn)中,為提高數控機床的加工精度就需要提高機床的幾何精度和位置精度。

  2、檢測數控機床精度

  數控機床與所有其他電器、機械設備相同,在使用一段時(shí)間后,都會(huì )面臨電子元件老化、零部件生銹、機械部件磨損等情況。因此為保持機床能夠保持較好的狀態(tài),應定期對機床進(jìn)行周期性的保養,對數控機床的精度進(jìn)行檢測和補償。

  2.1檢測幾何精度

  通常在加工中心機床的幾何精度檢測項目中,對直線(xiàn)運動(dòng)軸的直線(xiàn)度檢測項目所選用的工具是平尺和千分表,一般是測試運動(dòng)部件在垂直于其運動(dòng)軸的其他兩個(gè)坐標軸上的線(xiàn)性偏差。在一臺常見(jiàn)的普通立式數控加工中心為例,對其集合精度的檢測內容主要包括對機床工作臺面的平面度,運動(dòng)軸在空間坐標各方向移動(dòng)的相互垂直度。主軸在中心孔徑向的跳動(dòng),主軸、回轉軸軸心線(xiàn)與機床工作臺面的垂直度。機床運動(dòng)軸在X、Y坐標方向移動(dòng)時(shí)工作臺面的平行度;X坐標方向移動(dòng)時(shí)工作臺面T形槽側面的平行度;主軸箱在延Z軸的坐標方向移動(dòng)時(shí)的直線(xiàn)度以及與主軸的軸心線(xiàn)的平行度,主軸的軸向竄動(dòng)等。

  2.2檢測位置精度

  數控機床所需要的定位精度可以分為定位精度、反向偏差精度和重復定位精度三項。定位精度主要的內容指的是數控機床的工作臺面或者機床的其他運動(dòng)部件,在生產(chǎn)中實(shí)際的運動(dòng)位置與程序指令位置相一致的程度;其不一致程度的差量就是定位誤差。在機床各系統中,伺服系統、檢測系統、進(jìn)給系統等的誤差,以及運動(dòng)部件導軌的幾何誤差都是造成定位誤差的重要因素,定位誤差是會(huì )對機床加工零件的尺寸精度產(chǎn)生直接影響。

  3、提高機床精度的措施

  3.1提高設計水平

  目前我們大量使用的數控機床是以國產(chǎn)機床為主,機床的生產(chǎn)企業(yè)基本上的都具有部分的自主研發(fā)能力,可以自行設計、制造、改進(jìn)產(chǎn)品的主體部分,機床的功能件部分人需外購。閉眼機床局部因受力過(guò)大而造成較大變形,影響加工精度。

  機床主動(dòng)軸在使用過(guò)程中要受到耐磨性和溫度升高的影響,因此對其溫度特性進(jìn)行優(yōu)化設計可以有效的保持機床的加工精度。通常在對主軸系統設計的是有,會(huì )將對機床加工精度造成較大影響的構件安裝到一個(gè)與主動(dòng)軸中心相交,而且與機床底座想垂直的安裝面上,然后在主軸箱的兩側對稱(chēng)的安裝其他構件,這樣可以有效的改善機床因受熱對加工精度。

  3.2提高機床幾何精度

  數控機床的幾何精度能夠對機床的生產(chǎn)精度起到(jīng)Q定性作用,因此在機床生產(chǎn)企業(yè)的設計中要能夠合理的設定機床的工作精度,選擇適合的加工負荷。在機床加工零件的過(guò)程中,主軸軸頸與軸承發(fā)生的摩擦會(huì )使其溫度升高,它與主軸箱的箱體孔的空間位置如果存在較大誤差,會(huì )造成軸承滾到的變形,嚴重影響到軸承的旋轉精度。所以要嚴格控制主軸軸承的選配間隙。

  數控機床在加工零件時(shí)長(cháng)時(shí)間處于高負荷運轉狀態(tài),通常機床制造企業(yè)會(huì )采用鑲鋼滑動(dòng)導軌副結構來(lái)提高機床的剛性和精度。該結構可以使數控機床具有最好的幾何精度。

  3.3綜合提高加工精度

  數控機床從設計到制造、裝配、使用值一個(gè)復雜的過(guò)程,對其加工精度的控制也是一個(gè)綜合性的系統問(wèn)題,不能僅僅依靠對某個(gè)或某幾個(gè)量的控制來(lái)獲取較高加工精度。在生產(chǎn)制造環(huán)境,應充分考慮到制造工藝中會(huì )對機床精度造成影響的因素,消除鑄造加工、機械加工對機床個(gè)構件引起的幾何精度的改變。然后通過(guò)對數控機床的數控系統進(jìn)行補償值的設定,可有效的提升機床的加工精度。


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