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數控車床外圓加工的誤差分析

2021-11-5 來源（yuán）：甘肅能源化工職業學院（yuàn）作者：李淩鵬

摘要：對外圓數控車床在不同條件下進行加工，測量活塞的（de）最大直徑尺寸帶下，結合車床加（jiā）工基本原理梳理了活塞（sāi）加工（gōng）過程中的係統（tǒng）工作流程，通（tōng）過實驗數據分析，結合活塞尺寸誤差變（biàn）化規律找出影響數控車床（chuáng）外圓加（jiā）工的因（yīn）素，旨（zhǐ）在能夠為機床（chuáng）研究（jiū）者提供一（yī）個可靠（kào）的數據支持，也為未來提升外圓數控車床加工指明方向。

關鍵詞：數控車床；外圓加工；誤差分析

在外（wài）圓（yuán）數控車床使用的過程中，活塞是一個十分重要的組成構（gòu）件，活塞性能優劣直接影響發動機的使用性能。同時，活塞的外形（xíng）也會對燃油係統的經（jīng）濟性、安全性、可靠性等產生（shēng）深刻的影響。考慮到發動機（jī）運（yùn）行（háng）過程中外界（jiè）多個壓力所造成（chéng）的活塞變形問題，發（fā）動機活塞現（xiàn）常用凹（āo）凸變橢圓型麵。本文所研（yán）究的外圓（yuán）數控車床在使用的過程中（zhōng）能夠承擔各種類型的（de）車削加工，包含車削（xuē）內外圓柱麵、圓錐麵（miàn）和其他回轉麵。

1、外圓數控車床的加工（gōng）原理（lǐ）

1.1 微進給刀架（jià）結構

微進給機構在加工（gōng）製造（zào）的時候會涉及多個伸縮材料，在具（jù）體實施操作（zuò）的時候可以通過（guò）改變線圈電流應（yīng）用產生的磁場來調整伸縮（suō）縫的使用。但是，從實際操作上來看，超磁伸縮材料的反應速度比較快、係（xì）數較高、能量密度高，在加工操作時產生的伸縮裂縫難以滿足施工操作的基本要求（qiú）。在施工操作的時候，需要相關人（rén）員采取有（yǒu）效的（de）方式來嚴格把（bǎ）控伸（shēn）縮裂縫、材料密度、材料精準度，從而確保伸（shēn）縮材料的選擇和使用能夠滿足車裝加工操作的需（xū）要。

1.2 車床工作原理分析

活塞橢圓度的加工一般（bān）是通過調節（jiē）電流電量來（lái）實現對係統參數的控（kòng）製，基於參數控製的這個要求，在（zài）實施加工操作時，為了能（néng）夠確保（bǎo）加工活塞和係統（tǒng）運行要求的適應，在具體實施操作的時候（hòu），還需要采取（qǔ）一定的（de）措施來減少因為（wéi）溫度過度升高所引發的伸縮縫控製不合理（lǐ）問題。在全麵了解材料信（xìn）息（xī）後（hòu），本文選擇根據（jù）橢圓基準信號來檢查和調整（zhěng）反饋芯片中的數據信息，在加（jiā）工操作的時候，全麵地收集整理電渦流傳感器數據信心，在獲得兩個差值數據（jù）信息後，將這些信息傳輸到數控操作係統中。

2、外圓數控車床活塞實驗誤（wù）差分析

2.1 程序參數調節控製不合理引發的問題

參數比值是設備板材和固定彈簧到（dào）達渦流傳感（gǎn）器檢測中心位（wèi）置（c）和（hé）鋁板、彈簧（huáng）板固定位置（zhì）到刀尖位置（zhì）的距離的（de）對比分析比值。在實驗操作的時候，如果經過測定分析後發現，通過讀鋁板以及彈簧（huáng）板（bǎn）的固定，需要準確地檢測到傳感器距離中（zhōng）心位置（zhì）的距離，而且也可以根據彈簧板固定位置，分析各項數據的比值，就會使得係統補償量變小。在對（duì）實驗研究的外圓數控車床（chuáng）研（yán）究分析後，可以確定鋁板以及彈簧板的固定位置（zhì），當其距離為 105mm 時（shí），鋁板以（yǐ）及彈簧板到（dào）尖刀的位置保持在70mm 的狀態，並得到其比值參數：1.5。需要注意（yì）的（de）是，在結構匯總的彈簧板分析中，需要掌（zhǎng）握其弧度問題，且比值是變動的，而非（fēi）一個固定的數值，最終將比（bǐ）值的（de）參數範圍設定（dìng）在 1.4 ～ 1.6，隻有參數的數值（zhí）被控製在這個範圍內，才能夠提升外圓數控車床加工的安全性和穩定性。

2.2 溫度導致的鋁板偏（piān）差

（1）鋁板熱變形。通過對機床刀（dāo）架係統運行狀況的（de）分析，在刀架（jià）安裝鋁（lǚ）板的過程中，其核心目的是（shì）降低鋁板運行中的慣（guàn）性應力。在（zài）機床剛開始較高的時候，機床的整體溫度（dù）會從室內25℃的溫度提升（shēng）到35℃的狀（zhuàng）態。

在（zài）具體實施操作（zuò）的時候（hòu），受鋁板熱膨脹係數的影響，鋁板熱（rè）變形是影響活塞加工誤差的重要因素。

（2）鋁板熱變（biàn）形的影響。根據係統（tǒng）運（yùn）行狀況，在設備操作中，由（yóu）於電渦流傳感器對鋁的（de）感應能力較低，在實際操作中，容（róng）易引起鐵片強度較高的（de）問（wèn）題，檢測溫度（dù）的變化範（fàn）圍在 0 ～ 10℃，在將關聯係數代入指定的參數後，得到電渦流初始狀態（tài）下的檢測數值，因（yīn）此，在具體的設備操作中，設備人員應（yīng）該（gāi）根據電渦流檢測係統（tǒng）的（de）運行狀態，對鐵片的位（wèi）置進行控製及調整，以及時消除刀架在橫軸熱變中的（de）誤差問（wèn）題。需要注意的是，對於相關（guān）設備維護人員，在具體的工程（chéng）操作中，需要根據鐵皮檢測麵以及傳感器斷麵的平行度等，確定各個係統的協（xié）調（diào）參數，以避免鋁板熱變對係統（tǒng）運行造成的（de）影（yǐng）響。

2.3 數控車刀安裝高度的影響

（1）數控車刀安裝（zhuāng）位置的影響。

通過對數控車刀安裝方案的分析，若出現（xiàn）高度不同的問（wèn）題，會降低係統的切削性能，也（yě）就是說，在具體的刀具安裝以（yǐ）及（jí）操作的過程中，當遇到刀尖（jiān）高於中心麵的問題，會（huì）在刀具工（gōng）作麵上（shàng）形成夾角，導致刀具工作之前的夾角偏差（chà）比較大。在具（jù）體操作時可（kě）以發現，工作前角在不斷變大（dà）的時候，就會減少切削層的變形，最終在使用操作的時候，會減（jiǎn）少整個（gè）機床運行管理的消（xiāo）耗，和減少這些（xiē）消耗伴隨出現（xiàn）的切削溫度的降低。在實施操作（zuò）的時候為（wéi）了能夠解決以上問題，需要操（cāo）作人員采取恰當的方式提升加工產品加工質（zhì）量。在具體操作的時候（hòu），若刀具安裝相對較高，會影響後續工件（jiàn）的生產，而且也（yě）無法提高零（líng）件的生產效率，降低（dī）各個設備流程的操（cāo）作價值，嚴重的會出現刀具崩裂的問題。因此，在具（jù）體的設備粗加工中，應保證刀頭（tóu）切割的輕度，通過刀具（jù）安（ān）裝高於中心位置的問題分析（xī），增強各個工（gōng）序施工的穩定性，由此在確保刀具強度的同時，還能為切削操作的開展提供重要支（zhī）持。而且，在精加工操作的過程中，通常會選擇後角施工方法，將刀具安裝在（zài）比較高的位置，避免刀麵及工件不（bú）對稱問題的出現，以增強工（gōng）件表麵（miàn）的施工質量。

（2）刀具（jù）安裝高度對刀具加工（gōng）精準（zhǔn）度的影響。

第一，尺寸誤差的分析。數控車（chē）床在不使用刀儀的時候一般會（huì）采（cǎi）用試切對刀方式，在試切操作後測量出數值對刀基準圓直徑的影響（xiǎng）。試切後測量出對刀基準圓直徑的影響，輸入係統會自動用刀具當前橫軸機械坐標剪去試驗切除的外圓直（zhí）徑大小（xiǎo），由此會得到工件坐標係橫軸原點的位置。車（chē）刀安裝高矮、尺（chǐ）寸（cùn）大小對刀基準誤差的（de）影響具體如（rú）表 1 所（suǒ）示。

表 1 車刀安（ān）裝高矮、尺寸大小對刀基準誤差（chà）的影響

第二，在形狀誤差檢測（cè）的過程中，項目操作人員需要仔（zǎi）細分析錐度以及圓弧麵的（de）操作狀況，通過高度安裝以及高度的調節等，確定具體的工件加工方案，以避（bì）免（miǎn）加工工序不合理對施工工序造成的影響。例如，在進行圓錐加（jiā）工中，相關人員應該將半徑作為基本的編（biān）程參數，按照 x=az+c 方程（chéng）式進行圓錐加（jiā）工，以增強各個（gè）參數的精準性。整個過（guò）程中需要注意的是，當道具的安裝高度（dù）過高時，圓錐工件的（de）加工程序會出現雙曲輪廓（kuò）的狀態，導致兩條線會變成一個（gè）直線。而且，在車削外圓錐工件設計中（zhōng），其形狀的標準性與過切或欠切存在關聯，因此，在工件參數設（shè）定中（zhōng），一定要認識到刀的基準尺寸對圓錐形（xíng）狀造成的影響，避免誤差增大問題的出現。小端欠切（qiē），越朝（cháo）著小端的方向發展，由此產生的誤（wù）差也（yě）會增大。

第三，切削直（zhí）徑向力帶（dài）來（lái）的（de）加工誤差。結構中（zhōng）的刀尖位移量和（hé）彈簧板的變形（xíng）量之間存在密切的關聯，其中，彈簧（huáng）板變（biàn）形量又深受（shòu）切削向（xiàng）力的影響（xiǎng）。考慮到整個係統是在加工之前完（wán）成補償的，因（yīn）此，切削向（xiàng）力是分析加工（gōng）誤差的一個（gè）重要因素。在具體實施操（cāo）作的時候，由（yóu）於活塞要求的誤（wù）差範圍為 20um，由撓度公式可以推導出向力波動的範圍在 ±1.5N 左右。

3、結語

綜上（shàng）所述，車刀安裝（zhuāng）位置一（yī）般比較高，由此得到的（de）切削力也會降低，在具體應用操（cāo）作的過程（chéng）中，會產生一（yī）定的尺寸誤（wù）差和形狀誤差，由此影響了零件的加工質量。為此，在進行零件加（jiā）工操作的時候，需要確保車刀對準工（gōng）件的加工中心（xīn），通過選擇適合的刀具和加（jiā）工工藝參數來（lái）提升切削（xuē）性能。在安裝操作的時（shí）候如果無法規避偏差則需要（yào）使對刀基準尺寸和被（bèi）加工的尺寸大（dà）小相適應。在具體（tǐ）操（cāo）作的時候，對於連續加工的階梯軸則是要選擇軸的大端尺寸對刀基準尺寸。活塞尺寸誤差的（de）計算和分析會受到程序參數設（shè）定的影響，

在具體實施操作的時候（hòu），如（rú）果參數設定不（bú）夠合理就會使（shǐ）得活塞在使用的時候出現比較大規模的誤差，導致刀架的徑向力發生變化，從而影響彈簧板的彈性變形量。在具體加工操（cāo）作處理（lǐ）的時候，需要相關人員能夠結合實際情況做到具體問題具體分析。

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