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          對機床加工精度補償的討論研究
          發布日期:2020-07-04 14:44

          對機床加工精度補償的討論研究

            隨著制造業的快速發展,對機械加工精度的要求也越來越高。面對日益激烈的市場競爭壓力,如何提高機床加工精度,保證零件加工質量,降低相關生產成本,提高經濟效益是加工企業的發展目標。早期的機床智能性能較差,只能依靠操作者的技能水平來提高加工件的質量,不能在線檢測產品誤差,更不能影響熱變形、刀具磨損、夾具變形等誤差。因素得到有效控制。數控技術與數控測量技術的有效結合解決了這一問題。例如,在數控機床上安裝精密補償正元件探頭、位置傳感器、光柵尺等設備,使機床的加工誤差實時反饋給數控系統。機床自動補償加工精度,提高了零件的加工精度,大大節約了原材料成本。

           

            一、機床精度提高技術

            目前,在零件加工行業中,提高數控機床加工精度的方法主要有兩種:一種是誤差預防法;另一種是誤差補償法。下面簡要介紹這兩種方法。

            1.1防錯方法

            所謂防錯,是指提高零部件設計、加工、裝配的質量水平,有效控制環境因素,達到消除或減少誤差源的目的等措施。例如,采用高剛性、熱對稱的導軌和滾珠絲杠進行室溫控制,可以有效地降低機床的熱變形和熱源的溫升,從而減少誤差的發生。

            誤差預防方法主要分為三類:尺寸誤差幾何誤差預防、熱變形誤差預防和其他誤差預防。誤差預防方法可以在一定程度上降低誤差發生的概率,但要完全消除熱變形和幾何誤差幾乎是不可能的。另外,母機床的加工精度對其影響很大,提高零件質量的成本太高,在實際應用中并不常見。

            1.1.1尺寸誤差幾何誤差預防

            機床的幾何誤差主要來源于機床的制造缺陷、機床各部件的匹配誤差以及機床的動靜態變形。針對這些誤差,目前的技術主要從主軸系統和導軌的工藝和材料入手,對數控機床床身、滑枕、立柱、工作臺、螺桿等機械部件進行靜、動剛度和抗振分析,控制這些部件的靜、動態剛度和溫度變化,最終提高機床的加工精度。

            1.1.2熱變形誤差預防

            對于數控機床而言,熱變形引起的誤差占總誤差的很大一部分??梢哉f,熱變形誤差是影響數控機床加工精度的最重要因素。數控機床的熱誤差主要是由于機床的內外熱源(包括電機、軸承、傳動部件、液壓系統、環境溫度、冷卻液等)通過接觸面或輻射將熱量傳遞到周圍環境,使零件受熱變形。熱變形誤差具有多變量、大滯后、非線性、強耦合等特點。為了防止這類誤差,主要采用減少熱源、控制傳熱路徑、增加熱穩定結構設計等方法。具體地說,是通過控制熱源和熱量,增加機床運行時的冷卻和潤滑,改進機床的設計和配置,控制加工工作場所的環境溫度等措施,從而降低機床的產量。加熱以減少零件的變形。

            1.1.3其他差錯的預防

            除上述幾何誤差預防和熱變形誤差預防外,誤差預防還包括伺服誤差預防、振動和環境誤差預防、檢測誤差預防。

            1.2誤差補償

            1.2.1主軸進給方向臺階面半精加工精度補償

            以氣缸蓋底面精銑為例,用探頭檢測加工面,修正主軸和夾具變形引起的加工誤差,使加工在主軸進給方向進行

            精度達到±0.15mm/500mm。通過探頭補償技術的有效應用,消除了主軸變形伸長和夾具變形傾斜誤差,主軸方向的加工精度達到+0.025mm/500mm,進一步提高了機床的加工精度。

            需要注意的是,在對設計進行補償時,必須注意以下幾點。

            (1)必須控制測量存儲器補償量的探針過程與實際校正過程之間的時間差。-一般情況下,不能超過10分鐘,否則,由于時間過長,溫差會發生不同的變化。測量的校正量不準確。

            (2)校正量的公差帶通常設置為0.4(±0.2),并且是與先前補償相比的極限值

           

            二、孔加工精度補償

            在精加工氣缸凸輪軸孔等工件孔時,通常用探頭檢測加工孔,以檢測精加工孔的內表面。同時,還應檢測加工孔直徑的誤差。如果直徑公差受限,探頭將發出警報。該類孔的加工工藝還可通過探頭精密補償技術消除機床主軸變形伸長和夾具變形引起的誤差,使定位尺寸精度達到±0.05mm/500mm。再次,可以更換機床的刀具,以保證加工孔直徑的精度。

           

            三、機床加工中的精度補償技術存在的問題

            提高機床精度的方法主要有兩種:誤差預防和誤差補償。但是,由于前一種方法不能完全消除誤差,且成本較高,所以沒有得到廣泛的應用。誤差補償法是機械加工行業中比較常用的精度補償方法。通過誤差補償提高機床的精度具有明顯的意義和有效性。在一定程度上節約了機械設備的制造成本,提高了企業的經濟效益。但是,目前這種精密補償技術在數控機床的實際應用中還存在許多問題,主要表現在以下幾個方面。

            (1)誤差補償技術沒有建立一個通用的、空間的數控機床建模模型,不同機床之間數學模型的互操作性成為一個主要問題。

            (2)誤差參數確認技術還不完善,不具備在短時間內快速識別誤差的能力。

            (3)機械加工企業對精度補償技術的認識不夠,在相關方面的投入也很小,沒有真正將數控技術與精度補償結合起來。

            (4)由于數控機床技術水平的限制,一些精密補償技術無法有效實現。

           

            四、結語

            隨著機械技術的全球化,機械加工行業的競爭已進入激烈階段。如何提高機床的加工精度,保證零件的質量水平迫在眉睫。各機床制造企業必須加大對相關精密補償技術的投入,建立完善的精密補償技術應用體系,將精密補償與數控技術有效結合起來,科學有效地提高數控機床的加工精度,使我國機械加工行業在國際市場上占有一席之地。對刀儀

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