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數控車床外圓加工的誤差分析

2021-11-5 來源：甘肅能源（yuán）化工職業學院作者：李淩鵬

摘要：對外圓數控車床在（zài）不同條件下進行加工，測量活塞的最（zuì）大直徑尺寸帶下（xià），結合車床加工基本原（yuán）理梳理了活塞加工過程中的係（xì）統工（gōng）作流程，通過（guò）實驗數據分析，結合活塞尺寸誤差變化規律找出影響數控車床外（wài）圓加工的因（yīn）素，旨在能夠為機床研究（jiū）者提供一個可（kě）靠的數據支持，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（zài）外圓數控車床使用的過程中，活塞是一個十分重要的組成構件，活塞性能優劣直接影響發動機的使用性能。同時（shí），活塞的外形也會對燃油係（xì）統的經濟性、安全性、可靠性等產生（shēng）深（shēn）刻的影響。考慮到發動機運行過程中外界多個壓力所造成的活塞（sāi）變形（xíng）問題（tí），發動機活塞現常用凹凸變（biàn）橢圓型麵。本文所研究的外圓數控車（chē）床在使用的過（guò）程中能夠承（chéng）擔各種類型的車削加工，包（bāo）含車削內外圓柱麵、圓錐麵和其他回轉麵。

1、外圓數控車床的加工原理

1.1 微進給刀架結構

微進給機構在加工（gōng）製造的時候會涉及（jí）多（duō）個伸縮材料，在具體實施操作的時候可以通過改變線圈電流應用產生的磁場來調（diào）整伸縮縫的使用。但是，從實際操作上來看，超（chāo）磁伸縮材料的反應速度比較快、係數較高、能量密度高，在加工操作時產生的伸（shēn）縮裂縫難以滿足施工操作的基本要求。在施工操作的時候，需要相關人員采取有效的方式來嚴格把控伸縮（suō）裂縫、材料密度、材料精（jīng）準度，從而確保伸縮材料的（de）選擇和使用能夠滿足車裝加工操作的（de）需要。

1.2 車床工作原理分析

活塞橢圓度的加工一般是通過調節（jiē）電流電量來實現對係統參數的控（kòng）製，基於參數控製的這個要求，在實施加工（gōng）操作時，為了能夠確保加工活塞和（hé）係統運行要求的適應（yīng），在具體實施操作的時候，還需要采取一定（dìng）的措施來減少因為溫度過度（dù）升高所引發的伸縮縫（féng）控製不合（hé）理問題。在全麵了解材料信息（xī）後，本文選擇根據橢圓基準信號來（lái）檢查和調整反饋芯片中（zhōng）的數據信息，在加工（gōng）操作的時候，全麵地收集整（zhěng）理電渦流傳（chuán）感（gǎn）器數據信心（xīn），在獲得兩個差值數據信息後，將這些（xiē）信息傳輸到數控操（cāo）作（zuò）係（xì）統中。

2、外圓數控車床活塞實驗誤差分析

2.1 程序（xù）參（cān）數調節控製（zhì）不合理引發的問題（tí）

參數比值是設備板材和固定彈簧到達渦流傳感（gǎn）器檢（jiǎn）測中（zhōng）心位置（c）和鋁板、彈簧板（bǎn）固定位置到刀（dāo）尖位置的距離的（de）對（duì）比分析比值。在實驗操作的時（shí）候，如果經過測定分析（xī）後發現，通過讀鋁板以及彈簧板的（de）固定（dìng），需（xū）要準確地檢測到傳感器距離中心位置（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。在對實驗研究的外（wài）圓數控車床研究分析後，可以確定鋁（lǚ）板以（yǐ）及彈簧板的固定位置，當（dāng）其距離為 105mm 時，鋁板以及彈簧板到尖（jiān）刀的位置保持在70mm 的狀態（tài），並得到（dào）其比值參數（shù）：1.5。需要注意的是，在（zài）結（jié）構匯總的（de）彈簧板分析中，需要掌握其弧度問題，且比值是變動（dòng）的，而非一個固定的數值，最終將比值的參數範圍設定在 1.4 ～ 1.6，隻有參數的數值被控製在這個範圍內，才能夠提升外圓數控車床加工（gōng）的安全（quán）性和穩定性。

2.2 溫度導致的鋁板偏差

（1）鋁板熱變形。通過對（duì）機床刀架係統運行狀況的（de）分（fèn）析，在刀架（jià）安裝（zhuāng）鋁板的過程中，其核心目的是降低鋁板運行中的慣性應力。在機床剛開始較高的時候，機床的整體（tǐ）溫度會從室內25℃的溫度提升到35℃的狀態。

在具體實施操作的時候，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（sù）。

（2）鋁板熱變形的影響。根據係統運行狀況，在設備操作中，由於電渦流傳感器對鋁的感應能力較低，在實際操（cāo）作（zuò）中，容易引起鐵片強度較高的（de）問題，檢測溫度的變化範圍在 0 ～ 10℃，在將關聯係數代入指定的參數（shù）後，得到電渦流初始狀態下的檢測數值，因此，在（zài）具（jù）體的設備操作中，設備人員應該根據電渦流檢測係統的運（yùn）行狀態，對鐵（tiě）片的位置進行控製及（jí）調整，以及時消除刀（dāo）架在橫軸熱變中的誤差問題。需要注意的是，對（duì）於相（xiàng）關設備維護人員，在具體的工程操作（zuò）中，需（xū）要根據鐵皮檢測麵以及傳感器斷麵的平行度等，確（què）定各（gè）個係統的協調參數，以避免鋁板熱變對係統運行造成的影響。

2.3 數（shù）控車刀（dāo）安裝高（gāo）度的影響

（1）數控車刀安裝（zhuāng）位置的影響。

通過對數控（kòng）車刀安裝方案的分析，若出現高度不同的問題，會降低係統的切削性（xìng）能，也（yě）就是說，在具體的刀具安裝以及操作的過程中，當遇到刀尖高（gāo）於中心麵的問（wèn）題，會在刀具工（gōng）作麵上形成夾角，導致刀具工作（zuò）之前的夾角偏差比較（jiào）大。在具體操作（zuò）時可以發現（xiàn），工作前（qián）角在（zài）不斷變大的（de）時候，就會減少切削層的變形，最（zuì）終在使用操作的時候，會減少整個（gè）機床運行管理的消耗，和減少這些消耗伴隨出現的切（qiē）削溫度的降低（dī）。在實施操作（zuò）的時候為了能夠解決以上問題，需要操作人員采取恰當的方式提升加工產品加（jiā）工質量。在具（jù）體操作的時候，若刀（dāo）具安裝相對（duì）較高，會影響後續工件的生產，而（ér）且也無法提高（gāo）零件的生產效率，降低各個設備（bèi）流程的操作價值，嚴重（chóng）的會出現刀具崩裂的問（wèn）題（tí）。因此（cǐ），在（zài）具體的設備粗加工中，應保（bǎo）證刀頭切割的輕度（dù），通過刀（dāo）具安裝高於中心位置的問題分析，增強各個工序施（shī）工的穩定性，由此在確保刀具強度的同時，還能（néng）為切削操作（zuò）的開展提供重要支持。而且，在精加工操作的過程中，通常會選擇後角施工方法，將（jiāng）刀具安裝在比較高的位（wèi）置（zhì），避免刀（dāo）麵及工件不對稱問題的出現，以（yǐ）增強工件表麵的施工質量。

（2）刀具安裝高度對刀具加工精準度的影響。

第一（yī），尺寸誤（wù）差的（de）分析。數（shù）控車（chē）床在不（bú）使用刀儀的時候一般會采用（yòng）試切對刀方式，在試切操作後測（cè）量出數值對刀基準圓直徑的影響。試切後測量（liàng）出對刀基準圓直徑的影響，輸入係（xì）統會自動用刀（dāo）具當前橫軸機械（xiè）坐標剪去試驗切除的外圓直徑大小，由此會得到工（gōng）件坐標係橫軸原點的位置。車刀安裝高矮、尺寸大小對刀基（jī）準誤差的影（yǐng）響具體如表 1 所示。

表（biǎo） 1 車刀（dāo）安裝高矮、尺寸大小對刀基準誤（wù）差的影響

第二，在形狀誤差檢測的過程中（zhōng），項（xiàng）目操作人（rén）員需要仔細分析錐度以及圓（yuán）弧麵的操作（zuò）狀況，通過高度安裝以及（jí）高度的調節等，確定（dìng）具體的工件加（jiā）工方案，以（yǐ）避免加工工序不合理對施工工序造成的（de）影響。例如，在進行圓錐加工中，相關人員應該將半徑作為基本的編程參數，按照 x=az+c 方程式（shì）進行圓（yuán）錐加工，以增強各個參數的精準性。整個過程中（zhōng）需要注意的是，當道具的安裝高度過高時，圓錐（zhuī）工件的加工程（chéng）序會出現雙曲輪廓（kuò）的狀態，導致兩（liǎng）條線會變（biàn）成一（yī）個直線（xiàn）。而且，在車削外圓錐工件設計中，其形狀的標準性（xìng）與過切或欠（qiàn）切存（cún）在關聯，因此，在工件參數設定中，一定（dìng）要認識到刀的基準尺寸對圓錐形狀造成的影響，避免誤差增大問題的出現。小端欠（qiàn）切，越朝著小端的方向發展，由此產生的誤差也會增（zēng）大。

第三，切削直徑向力帶來（lái）的加工誤差。結構中的刀尖位（wèi）移量和彈簧板的變形量（liàng）之（zhī）間存在密切的關聯，其中，彈簧板變形量又深受切削向力的影響。考慮到整個係（xì）統是在加（jiā）工之前完成補償的，因此，切削向力是分析加工誤差（chà）的一個（gè）重要因素。在具體實施操作的時候（hòu），由於活塞要求的誤差範圍為 20um，由撓度（dù）公（gōng）式可以推導出向力波動的範圍（wéi）在 ±1.5N 左右。

3、結（jié）語

綜上所述，車刀安裝位置一般比較（jiào）高（gāo），由此得到的切削力也（yě）會降（jiàng）低，在具體應用操作的過程中，會產生一定的尺寸誤差和形狀（zhuàng）誤（wù）差，由（yóu）此影響了零件的加工質量。為此，在進行零件加工操作的時候，需要確保車刀對準（zhǔn）工件的加工中心，通過選擇適合的刀具（jù）和加工（gōng）工藝參數（shù）來（lái）提升切削性能。在安裝（zhuāng）操作的時候如果無法規避偏（piān）差則需要使對刀基準尺寸和被加工的（de）尺寸大小相適應。在具體操作的時候，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（wù）差的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（zuò）的時候，如果參數設定不夠合理就會使（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（dàn）性變形量。在具體加工操作處理（lǐ）的時候，需要相關人員能夠結合實際（jì）情（qíng）況做到具體問（wèn）題具體分析。

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