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動力卡盤對數控機床加工精度的影響

2021-5-12 來源：焦作市技師學院作者：秦偉

摘要：數控（kòng）機床主軸的（de）精度直接影響數控機床的加工精度，目前其（qí）轉速要求越來越高，現有的機床附件———動力卡盤與主軸（zhóu）的高轉（zhuǎn）速形成了矛（máo）盾，其中安全（quán）和精度是首先要考慮的因素，分析動力卡盤對加工精（jīng）度的影響（xiǎng），為（wéi）動（dòng）力（lì）卡盤的高速化提供參（cān）考，也為（wéi）提高數控機床高速切削下的加工精度提供（gòng）解決途徑。

關鍵（jiàn）詞:動力卡盤；數控機床；加（jiā）工精度；影響分析

現代科學技術全麵發（fā）展，對於機械產品的質量和精度要求逐（zhú）步（bù）提升，機械加工環節實現自（zì）動化控製就（jiù）是提升加（jiā）工質（zhì）量的重要方式，所（suǒ）以也是人們重點研發的方向之一。從機械（xiè）加工領域的實際情況分析，大批量生產並不是很常見的，而（ér）現代加（jiā）工更是以小批量、單件生產作（zuò）為主要的形式，尤其是（shì）船舶、航天等領域中，不僅（jǐn）要求加工質（zhì）量（liàng）高，而且很多都是小批量、多樣化的生（shēng）產，這就需要數控機（jī）床發揮（huī）其技術優勢，麵對複雜的零部件也能夠提高加工的質量和水平，促進加工精度的提升，達到（dào）完全自動化控製（zhì）的標準。因此，需要重點研究（jiū）數控機床的加工精度，以更好地促進機械領域的發展和進步。

1、機（jī）床加工（gōng）精度的發展演（yǎn）變（biàn）

切削作為機械加工方式，其發（fā）展曆史是比較悠久的，特別是磨（mó）削（xuē），最（zuì）早可以追溯到（dào）上古時代，但是（shì）應用機床來加工，最早出現在 18 世紀，當時所生產出來的機床（chuáng）結構簡單，並不具備拖板、進給絲杠等結構部分。在 19 世紀中，英國已經生產出（chū）通用機床，使得工業發（fā）展更加的迅速。在當時的生產中，雖然已（yǐ）經有蒸汽動力機的（de）存在，但是為了防（fáng）止出現咬缸的問題，必須要將（jiāng）氣缸（gāng）與活塞間隙控製在 5 mm 以下，所以限製了工業領域的發展。隨著機床加工工（gōng）藝的提升，英國所生產的機床就已經可以將氣缸與活塞的間隙下降到 2 mm，有效地促進蒸汽機性能的提升，為英國開（kāi）展工業革命（mìng）奠定（dìng）了堅（jiān）實的基礎。

經（jīng）過多年的發展，機床加工精度有了很大提升，人們也開始全麵重視這一領域的研究。最早提出精密加（jiā）工的是英國的維特（tè）瓦斯，其提（tí）出的是三塊板理論。這一理論沒有任何基準，進行相互配刮，同時建立了比較高精度的（de）直尺、角尺（chǐ）等基準件，使得（dé）加工精度（dù）得到了比較大的提（tí）升。

發展到（dào） 20 世紀之後，計算機技術出現，給各個領域都產生了比較（jiào）大的影響，此時所研發出的數控機（jī）床有了顛覆性的發展，其不僅可以提升機床加工（gōng）自（zì）動化控製水平，加工精度也得到很大的提升。計算（suàn）機技術的應用使得機床可以實現在（zài）線補償，該技術並不需要（yào）事先進行誤（wù）差值的測量就（jiù）能夠實現精度的提升。當前人（rén）們提出了神經網絡控製理念，就是利用（yòng）計算機來模擬人腦思維（wéi）過程（chéng），可以通過自主學習掌握一些技能，也就是在機床加工中如果（guǒ）存在錯誤可以及時地（dì）改進和糾正，並且分析誤差形成的規律，然（rán）後（hòu）總結出補償實施（shī）的方案，可（kě）以有效地促進（jìn）機床加工精度的提升。

2、動力卡（kǎ）盤對於數控機（jī）床（chuáng）加工精度的影響

對於理想的數控機床來說，其應該確保（bǎo）在各個時刻內工件軸線和車床主軸中心線都是（shì）重合的，從而可以使工件形位精度達到要（yào）求。工件（jiàn）的形狀和位置會因為卡盤的夾持沒有達到要求（qiú）而導致（zhì）精度不足，這就是我們（men）所說的夾持精度，主要包含自定心精度、圓柱度、圓度等（děng）方麵。對於環形的（de）工件來說，其圓度誤差如（rú）果超出標（biāo）準，就會導致夾緊力超出標準而出現工件變形的情況。

動力卡盤是整個數控機床自定心的工件（jiàn），如果存在誤差（chà），很可能（néng）是因為磨損、卡爪夾持表麵存在形狀誤差等。導致圓形零（líng）部件出現（xiàn）誤差的一個非常重要（yào）的因素就是卡盤夾持的剛度比較小，工件在加（jiā）工中（zhōng）出現了傾斜、偏移或者移動的情（qíng）況，導致誤差的存在，影響加（jiā）工精度。因（yīn）為動（dòng）力（lì）卡盤（pán）精度分析和精度檢驗非常重要，是實行質量控（kòng）製的主要環節，因此應該加強對（duì）動力卡（kǎ）盤的分析（xī），保證卡（kǎ）盤（pán）製造、安裝精度。

2.1 分析夾緊力損（sǔn）失

夾緊力損（sǔn）失對於數控機床最終加工精度有著直（zhí）接的影響，是非常關鍵性的影響因素。理想條（tiáo）件下，液（yè）壓動力卡盤的夾緊力在加工環節是保持恒定的，不會變化;但是卡爪在離心力的影響（xiǎng）下，其夾緊力伴隨著轉速的增大而逐步的下降，此時就（jiù）會導致夾緊力損失比較嚴重。新加坡的 Rahman 進行深入的（de）楔形動力卡盤動態夾緊力的研（yán）究，然後建（jiàn）立了如下的模型：

該模型能夠進行深入分（fèn）析（xī），主要是（shì）因（yīn）為驅動力輸入一側的卡盤在運行中是保持固定不動的。手動卡盤會有一定（dìng）的（de）自鎖功能，能夠保證模型分析可以（yǐ）順利的進（jìn）行。但是目前所應用（yòng）的楔形動力（lì）卡盤並未有自鎖（suǒ）功能，即（jí）使是回轉（zhuǎn）油缸中利用液壓鎖自鎖，油液的壓縮（suō）性也會導致該模型不能進行有效的分析。此（cǐ）外，該模型進行計算時沒有分析摩擦力的影響，所有體積力都作（zuò）為集中力進行處（chù）理，造成模（mó）型精度比（bǐ）較差，難以滿足分析的要求（qiú）。

要想促進動力卡盤的運動精度提（tí）升，就要全麵地提升核心部件的精度，保證形狀精度、位（wèi）置精度（dù）、幾何精度都（dōu）要（yào）達（dá）到標準（zhǔn）的（de）要求，從而使動（dòng）力卡盤（pán）在運行中不會出現偏差過大的情況，提升總體（tǐ）的加工精度水平。

2.2 減小傳動與齧合間隙

以三（sān）爪自定心（xīn）卡盤作（zuò）為案（àn）例進行分析（xī），其各個結構部分都是間隙配合（hé）的。比如卡爪工字槽和卡盤殼體（tǐ）會有滑動，弧形滑塊在滑槽（cáo）內要進（jìn）行轉動，卡盤緊固在法蘭盤上會有徑向竄動量（liàng），這（zhè）就存在間隙，都會導致誤差，如果累積到一起就會造成徑向圓跳動情況的出現。隨著數控機床（chuáng）運（yùn）行時間的延長，磨損會（huì）增加，各個結構部位的間隙也會明顯增大，這就導致定心誤差（chà）的（de）存在。此時，需要選擇合（hé）適的處理方式來消除間隙，或者通過補償方式避免間隙（xì）的影響。

2.3 減小卡盤（pán）磨損影響（xiǎng）

動力（lì）卡盤在運行中，極易出（chū）現磨損，比（bǐ）如工字槽磨損、卡爪前端磨損等。無論（lùn）是哪個部分出現磨損都會導致數控機床加（jiā）工精度受到影響。從這一方麵出發，在數控（kòng）機床的運行維護中，必須要減小卡盤磨損的影響，消除動力卡盤所存在的誤差問（wèn）題，從（cóng）而可以有效促進（jìn）數

控機床加工精度的提升。

3 、結語（yǔ）

數控機床自研發和應用以來，其加（jiā）工精度就成為人們研究的重點，主要是對主軸精度與動力卡（kǎ）盤夾持精度的關係展開重點（diǎn）分析。主軸的加工精度逐步提升，配合精度也會非常（cháng）高，主軸技術得到（dào）了很大的提升，能夠從一定程度（dù）上促進數控（kòng）機床加工精度的提（tí）高（gāo）。但是目前數控機床加工中（zhōng），動力卡盤作為主要的夾持部件，容（róng）易（yì）在加工中出（chū）現問題而導致精度無法提升。本文（wén）從實際出發，重點分析動力卡盤對（duì）於（yú）數控機床加工精度的影響，同時總結（jié）出（chū）可（kě）行的措施，希望可（kě）以應用到實踐中，以促進數控機床加（jiā）工精度的提高，提升機械製造業水（shuǐ）平（píng）。

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