引言
數(shù)控車床作為一種先進(jìn)的加工設(shè)備,在實(shí)際應(yīng)用中可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。數(shù)控車床加工中,對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的精度控制十分關(guān)鍵,尤其是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,較之傳統(tǒng)的加工技術(shù)而言優(yōu)勢(shì)較為突出,對(duì)新時(shí)期的數(shù)控車床加工精度提出了新的要求。在數(shù)控車床加工中,編程精度、伺服精度和插補(bǔ)精度直接關(guān)乎加工精準(zhǔn)度。此外,數(shù)控車床在生產(chǎn)加工中,還會(huì)受到環(huán)境、制造和材料等多種因素的影響,車床施工偏差如果不能得到有效的控制,將直接影響到零件加工質(zhì)量和精度,還有待進(jìn)一步完善。
1、數(shù)控車床的工作原理
數(shù)控車床作為一種機(jī)電一體化產(chǎn)品,在實(shí)際應(yīng)用中集合了眾多的現(xiàn)代化技術(shù),有助于提升加工生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)度。普通車床在零件加工中,操作者需要結(jié)合施工圖紙來改變工件運(yùn)動(dòng)軌跡,新時(shí)期對(duì)工件的加工提出了更高的要求。在數(shù)控車床加工零件中,需要充分把握工藝參數(shù)和加工流程,通過數(shù)控語言編制加工流程,向伺服系統(tǒng)發(fā)布指令,實(shí)現(xiàn)零部件的自動(dòng)化加工和制造。
2、數(shù)控車床加工精度的影響因素
數(shù)控車床加工過程中,影響因素較為多樣,而伺服控制方法和精度高低,將在很大程度上影響數(shù)控車床加工精度,為后續(xù)的零件加工埋下安全隱患。就數(shù)控車床加工精度來看,影響因素主要包括以下幾個(gè)方面:①車床幾何誤差;②車刀幾何參數(shù)誤差;③車床熱變形誤差;④伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差;⑤刀具磨損誤差。
就這些車床加工精度影響因素來看,伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差和車刀幾何參數(shù)誤差是常見的因素,在一定程度上影響著部件的加工質(zhì)量。當(dāng)前我國的數(shù)控車床加工中,主要是通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來控制加工位置,而滾珠絲杠的傳動(dòng)誤差,則是影響數(shù)控車床定位精度的主要因素之一??v觀當(dāng)前我國的數(shù)控車床現(xiàn)狀,主要是以閉環(huán)控制系統(tǒng)為主。在實(shí)際作業(yè)中,如果伺服電機(jī)絲杠反方向運(yùn)動(dòng),不僅會(huì)影響到零件加工精度,還會(huì)由于空隙的出現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)控車床空轉(zhuǎn),而這種誤差很難避免[3]。受到外部作用力的影響,運(yùn)動(dòng)部件可能出現(xiàn)彈性變形現(xiàn)象,加劇數(shù)控車床誤差問題的嚴(yán)重程度,無法有效控制數(shù)控車床加工精準(zhǔn)度。
數(shù)控車床在零件加工中,車刀在預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)軌跡來切割零件。由于車刀的偏角和圓弧半徑,在加工零件時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的尺寸偏差,而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加。所以,在零件加工中,軸向位移長度的變化取決于軸向尺寸的調(diào)整。在數(shù)控車床的零件加工中,需要綜合分析軸向尺寸和位移長度,優(yōu)化編制加工流程。需要注意的是,刀尖距、圓弧半徑和零件中心高等參數(shù),將直接影響到零件加工精準(zhǔn)度,而數(shù)控車床的使用壽命同樣取決于對(duì)這些參數(shù)的把握,其重要性不言而喻。
3、提升數(shù)控車床加工精度的有效措施
?。?)優(yōu)化數(shù)控車床的總體設(shè)計(jì)
在數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)中,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的生產(chǎn)策略,提升數(shù)控車床制造效率和精準(zhǔn)度。從當(dāng)前我國數(shù)控車床制造企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看,主要是通過自行設(shè)計(jì)主機(jī)結(jié)構(gòu),外購關(guān)鍵的功能部件,這樣不僅可以提升加工質(zhì)量,還可以有效減少加工成本。與此同時(shí),數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)中需要保證變形應(yīng)力均勻分配到每個(gè)部件上,這樣可以避免出現(xiàn)剛度薄弱部件,改善車床變形問題.。
對(duì)于數(shù)控車床結(jié)構(gòu)重心的調(diào)整,可以根據(jù)實(shí)際要求適當(dāng)?shù)慕档椭匦母叨龋诓挥绊懙綌?shù)控車床制造質(zhì)量的同時(shí),還可以增加擺動(dòng)模態(tài)頻率。在保證結(jié)構(gòu)剛度基礎(chǔ)上,盡可能減小結(jié)構(gòu)材料用量,有效控制機(jī)床重心。為了可以有效提升數(shù)控車床加工精度,通過對(duì)主軸系統(tǒng)熱態(tài)特性優(yōu)化設(shè)計(jì),有助于改善傳統(tǒng)工藝中的缺陷和不足,提升主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性,盡可能改善主軸漂移現(xiàn)象,將誤差控制在合理范圍內(nèi)。
?。?)提升車床導(dǎo)軌幾何精度
數(shù)控機(jī)床在制造中,應(yīng)該對(duì)床身導(dǎo)軌幾何精度進(jìn)一步優(yōu)化,明確高精度發(fā)展目標(biāo),優(yōu)化車床身底座和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于全功能數(shù)控車床,可以選擇斜床身形式進(jìn)行設(shè)計(jì),通過封閉式筒形結(jié)構(gòu),這樣可以減輕自重,優(yōu)化制造工藝。通過筒形結(jié)構(gòu),促使數(shù)控機(jī)床在切削負(fù)荷下,提升床身抗彎強(qiáng)度和剛度,獲得可觀的幾何精準(zhǔn)度。通常情況下,需要綜合考慮移動(dòng)速度,盡可能選擇負(fù)載能力較強(qiáng)的導(dǎo)軌,優(yōu)化數(shù)控車床加工工藝。此外,在高負(fù)荷切削條件下,提升數(shù)控車床精度,可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)。將注塑材料用螺栓安裝在鋼導(dǎo)軌上,有助于改善鋼導(dǎo)軌和底座導(dǎo)軌的間隙,優(yōu)化工藝中的缺陷和不足,提升導(dǎo)軌加工精度,為后續(xù)加工質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)保障。
(3)誤差補(bǔ)償法誤差補(bǔ)償法
作為一種有效的系統(tǒng)補(bǔ)償手段,可以將數(shù)控車床零件加工誤差控制在合理范圍內(nèi),通過誤差補(bǔ)償來提升加工精度。通過現(xiàn)代化技術(shù),在降低數(shù)控車床加工偏差的同時(shí),還可以獲得高質(zhì)量和高精度的零件。采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控車床,受到反向偏差影響,車床重復(fù)定位精度誤差難以得到有效控制,影響到加工零件的精度和質(zhì)量?;诖?,通過誤差補(bǔ)償法,可以將零件加工誤差控制在合理范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)零件加工誤差的有效補(bǔ)償。就當(dāng)前數(shù)控車床定位誤差來看,大多數(shù)保持在0.02 mm左右,不具備補(bǔ)償功能,借助對(duì)應(yīng)硬件和軟件,實(shí)現(xiàn)工具的準(zhǔn)確定位,盡可能消除其中存在的間隙。
在不影響數(shù)控車床低速單向定位的同時(shí),有效對(duì)數(shù)控車床插補(bǔ)加工。而在這個(gè)過程中,對(duì)于反向問題,可以在確定間隙值的基礎(chǔ)上插補(bǔ)處理,以此來滿足零件加工需要。對(duì)于其他的數(shù)控車床,可以通過內(nèi)置多個(gè)地址,用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)軸反向間隙存儲(chǔ)和補(bǔ)償。改變車床軸運(yùn)動(dòng)方向,可以獲取反向間隙值,有效補(bǔ)償坐標(biāo)位移,將偏差控制在合理范圍內(nèi),提升工件加工精度,為后續(xù)的加工活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
?。?)誤差防止法
誤差防止法是一種有效的預(yù)防方法,并非是對(duì)誤差的治理,而是通過預(yù)防來避免誤差的出現(xiàn),或是將其控制在合理范圍內(nèi)。通過對(duì)機(jī)床的優(yōu)化設(shè)計(jì),綜合分析可能出現(xiàn)的誤差問題,盡可能將誤差控制在合理范圍內(nèi)。諸如,根據(jù)加工需要來提升車床零部件的加工精度,對(duì)現(xiàn)有車床結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化,為后續(xù)的零件加工精度和剛度提供支持。此外,還可以對(duì)加工環(huán)境有效控制,優(yōu)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足,過分的提升數(shù)控車床精度,不僅會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量,還會(huì)增加加工成本,不利于企業(yè)的長遠(yuǎn)生存和發(fā)展。
4、結(jié)論
綜上所述,數(shù)控車床在生產(chǎn)加工中,還會(huì)受到環(huán)境、制造和材料等多種因素影響,如果未能有效控制車床施工偏差,將影響零件加工質(zhì)量。因此,需要選擇合理范圍,對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)一步優(yōu)化,改善其中存在的缺陷和不足,提升數(shù)控車床加工精度。
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文本標(biāo)簽:數(shù)控車床
(來源:淮北工業(yè)與藝術(shù)學(xué)校)