基於數控車床加工精度的影響因素分(fèn)析及應對策略探究
2019-4-28 來源:淮北工業與藝術學校 作者:顧宏
摘 要:隨著科(kē)學技術的不斷發展和創新,越來越多的先進技(jì)術和工藝應用到加工(gōng)生產領域,促使生產效率和(hé)生產質量得到顯著提升。數控(kòng)車床作為一(yī)種前沿的(de)加工技術,具有較高(gāo)的加工水平和精度(dù)水平,對工(gōng)件質量和性能具有(yǒu)決定性(xìng)的影響。數控車床可通過(guò)計算機技術實現數字化(huà)控製,自動化水平較高,以其獨(dú)特的優勢被廣泛應用在機械加工領域。但是,數控車(chē)床加工工藝繁瑣,很容易受到客觀因素影響,為機械加工埋下質量隱患。本(běn)文(wén)就數控車床加工精度的(de)影響因素進行深層次探(tàn)究(jiū),從多種角度來提出有效(xiào)對策,以求保證加工質量和精(jīng)準度,以求推動(dòng)機械加工領域的發(fā)展。
關鍵詞:數控車床;加工精度;影響因素;自動化控製
引言
數控車床作為一種先進的加工設備,在實際應用中可以帶來巨大的經濟效益和社會效益。數控車床加工中,對於產品質量的精度控製十分關鍵,尤其是(shì)自動化技術(shù)的應用,較之傳統的加工技術而言優(yōu)勢較(jiào)為突出,對(duì)新時期的(de)數控車床加工精度提出了新的要求。在數控(kòng)車床加工(gōng)中,編程精度、伺服精度和(hé)插補精度直接關乎加(jiā)工精準度。此外,數控車(chē)床在生產加工中,還會受到環境、製造和材料等多種(zhǒng)因素的影響,車床施(shī)工偏差如果不(bú)能得到有效的控製,將直接影響到零件加工質量和精度,還有待進一步完善。
1、數控車床的工(gōng)作原理
數控(kòng)車床作為一(yī)種機(jī)電一體化產品,在實際應用中集合了(le)眾多的現代化技術,有助於提升(shēng)加(jiā)工生產效率(lǜ)和精準度。普通車床在零件加工中,操作者需(xū)要結合施工圖紙來改變工件運動軌(guǐ)跡,新時期對工件的加(jiā)工提出了(le)更高的要求。在數控車床加工零件中(zhōng),需要充分把握工藝參數和加工流程(chéng),通過數控語言編製加工流程,向(xiàng)伺服係統發布指令,實現零部件的自動化(huà)加工和製造。
2、數控車床加工精度的影響(xiǎng)因素
數控車床加(jiā)工過程(chéng)中,影響因素較為多樣,而伺服控(kòng)製方法和(hé)精度高低(dī),將在很大程度上影響數控車床加工精度,為後續的零件加工埋下安全(quán)隱患(huàn)。就(jiù)數控車床(chuáng)加工精度來看,影(yǐng)響因素主要包括以下幾(jǐ)個方麵:①車床幾何誤差;②車刀幾何參數誤差;③車床熱變形誤差;④伺服進給係統(tǒng)誤差(chà);⑤刀具磨損誤差(chà)。
就這些(xiē)車床加工精度影響因素來(lái)看,伺服進給(gěi)係統誤差和車刀幾何參數誤(wù)差是常見的因素,在(zài)一定程度上影響著部件的加工(gōng)質量(liàng)。當前我國的數控車床加工中,主要是通過伺服電機驅動(dòng)滾珠絲杠來控製加(jiā)工位置(zhì),而滾珠絲杠的傳動誤差,則是影響數控車床定位精度的主要因素(sù)之一。縱觀當前我國的數(shù)控車床(chuáng)現狀,主要是以閉(bì)環控製係統為(wéi)主。在實際作業中,如(rú)果伺服電機絲杠反方向運動,不僅會影響到零件加工精度(dù),還會由於空隙的出現導致數控車床空轉,而(ér)這種誤差(chà)很難避免[3]。受到外部作(zuò)用力的影(yǐng)響(xiǎng),運(yùn)動部件(jiàn)可能出現彈性(xìng)變形現(xiàn)象,加劇數(shù)控車床誤差問題的嚴重程度,無法有效控製數控車床(chuáng)加工精準度。
數控(kòng)車(chē)床在零件加工中,車刀在(zài)預設的運動(dòng)軌跡來切割零件。由於車刀的偏角和圓弧半徑(jìng),在加工(gōng)零件時會(huì)出現一定的尺寸(cùn)偏差,而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加(jiā)。所以,在零件加工中,軸向位移長度的變化取(qǔ)決於軸向尺寸的(de)調整。在(zài)數控車床的(de)零件加工中,需要(yào)綜合(hé)分析軸向(xiàng)尺寸(cùn)和位移長度,優化編(biān)製加工流程。需要注意的是,刀尖距、圓弧半(bàn)徑和零件中心高等參數,將直接影響(xiǎng)到(dào)零件加工精準度,而數控車床的使用壽命同樣取決(jué)於對這些參數的把握,其(qí)重要性(xìng)不言(yán)而喻。
3、提升(shēng)數控(kòng)車床加工精度的有效措施
(1)優化數(shù)控車床的總(zǒng)體設計
在數控車床總體設計中,應該根據實際(jì)情況選擇合理的生產策略,提升數控車床(chuáng)製造效率和精準度。從(cóng)當(dāng)前(qián)我國數(shù)控(kòng)車床製(zhì)造企業(yè)發(fā)展現狀來看,主要是通過自行設(shè)計主機結構,外購(gòu)關鍵的功能部件,這(zhè)樣不僅可以提升加工質量(liàng),還(hái)可(kě)以有效(xiào)減少加工成本(běn)。與此同時,數控車床總體設計中需要保證變形應力(lì)均勻分配到每個部件上(shàng),這樣可以(yǐ)避免出現剛度薄(báo)弱部件,改善車床變形問題.。
對於數控車床結構重心的調整,可以根據實際要求適當的降低重(chóng)心高度,在不影響到數控車床製造質量的同時,還可以增(zēng)加擺動模態頻(pín)率。在保證結構剛度基礎上,盡可能減小結構材料用量,有效控製機床重心。為了可以有效提升數控車床加工(gōng)精度,通過對(duì)主軸係統熱態(tài)特(tè)性優化設計,有助於改善傳統工藝中的缺陷和不(bú)足,提(tí)升主軸係統設計合理性,盡可能改善主軸漂移現象,將誤差控製在合理範圍(wéi)內。
(2)提升車床導軌幾何精度
數控機床在製(zhì)造中,應該對床身導軌幾何(hé)精度進一步優化,明(míng)確高精度發展目標,優化車床身底座和導軌(guǐ)結構設計。對於全功能數控車床,可以選擇斜床身形式進行設計,通過封閉式筒形結構,這樣可以減輕自重,優化製(zhì)造工藝。通過筒形結構,促使數控機床在切削(xuē)負荷下,提升(shēng)床身抗彎強度和剛(gāng)度,獲得可觀的幾何(hé)精準度。通(tōng)常情況下,需要綜合考慮移動速度,盡可能選擇負載能力較強的(de)導軌,優化數控車床加工工藝(yì)。此外,在高負荷切削條件(jiàn)下,提升數控車床精度,可(kě)以根據(jù)實際(jì)情況來選擇鑲鋼滑動導軌副結(jié)構。將(jiāng)注(zhù)塑材料用螺栓(shuān)安裝在鋼導軌上(shàng),有助於改善鋼(gāng)導軌(guǐ)和底座導軌的間隙,優化工藝中的缺陷和不足,提升導軌加工(gōng)精度,為後續加(jiā)工質量提供堅實保障。
(3)誤差補償法誤差補償法
作為一種有效的係統補償手段(duàn),可以將數控(kòng)車床零件加工誤(wù)差控製在合理範圍內,通過誤差補償來提升加工精度。通過現代化技(jì)術,在降低(dī)數控車床加工偏差的同時,還可以獲(huò)得高質量(liàng)和(hé)高精度的零件。采用半閉環伺服係統數控車(chē)床,受到反向偏差影響,車床重複定位精(jīng)度誤差難以得到有效控製,影響到加工零件的精度(dù)和質量。基於此,通(tōng)過誤差補償(cháng)法,可以將(jiāng)零(líng)件加工誤差控製在合理範圍內,實現對零件加工誤差的有(yǒu)效補償。就當前數控車床定(dìng)位誤差來看,大多數保持在0.02 mm左右,不具備補償功能,借助對應硬(yìng)件和軟件,實現工具的準確(què)定位,盡可能消除其中存在的間隙。
在不影響(xiǎng)數控車(chē)床低速單向定(dìng)位的同時,有效(xiào)對數(shù)控車床插補加工。而在這個過(guò)程(chéng)中,對於反向問題,可以在確定(dìng)間隙值的基礎上插補處理,以此來滿足(zú)零件加工需(xū)要。對於其他的數控車床,可以通過內置多個地址,用於(yú)數據的(de)存儲,實現軸反向間隙存儲和補償。改變車床軸運動方向,可以獲取反(fǎn)向間隙值,有效補償(cháng)坐(zuò)標位移,將偏差控製在合理範圍內,提升工件加工精度,為(wéi)後(hòu)續的加工活動打下堅(jiān)實基礎。
(4)誤差(chà)防止法
誤差防止法(fǎ)是一種有效的預防方法,並非是(shì)對誤差的治理,而(ér)是通過預(yù)防來避免誤差(chà)的出現,或是將其控製在合(hé)理(lǐ)範(fàn)圍內。通過對機床的(de)優化(huà)設計,綜合分析可能出現的誤差問(wèn)題,盡可(kě)能將誤差控製在合理範圍內。諸如,根據加(jiā)工需要來提升車床零部件的加工精度,對現有車(chē)床結構進一步優化,為後續的零(líng)件加工精(jīng)度和剛度提供支持。此外,還可以對加工環境有效控製,優化加工工藝。但是需要注意的是,誤差防止法同樣存在一定的缺陷和不(bú)足,過分(fèn)的提升數(shù)控車床精度,不僅會(huì)影響到產品質量,還會增加加工成本(běn),不利於企業的長遠生存和發展(zhǎn)。
4、結論
綜上所述,數控車床(chuáng)在生產加工中,還會受(shòu)到環境、製(zhì)造和材料等多種因(yīn)素影響(xiǎng),如果未能(néng)有效控製車床(chuáng)施工偏差,將(jiāng)影響零(líng)件加工質量。因此,需(xū)要選擇合理範圍,對現(xiàn)有工(gōng)藝進一步優化,改善(shàn)其中(zhōng)存在(zài)的(de)缺陷和(hé)不足,提(tí)升數控車床(chuáng)加工精度。
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