劉新元楊天琦

1.中捷機(jī)床有限公司 遼寧沈陽 110142 2. 沈陽精力傳動設(shè)備有限公司 遼寧沈陽 110142

數(shù)控機(jī)床加工中的精度補(bǔ)償技術(shù)研究

劉新元1楊天琦2

1.中捷機(jī)床有限公司 遼寧沈陽 110142 2. 沈陽精力傳動設(shè)備有限公司 遼寧沈陽 110142

精度補(bǔ)償技術(shù)是一種對機(jī)床在加工過程中所產(chǎn)生的加工誤差的修正技術(shù)。刀具的磨損老化、溫度的變化、夾具的變形等因素都會對機(jī)床加工精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，采用精度補(bǔ)償技術(shù)可以對加工精度的誤差進(jìn)行及時的補(bǔ)償糾偏，最終實現(xiàn)理想的加工效果，保障加工質(zhì)量和精度。本文對數(shù)控機(jī)床加工運行過程中的精度補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行研究和探討。

數(shù)控機(jī)床；精度；補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用標(biāo)志著我國的加工制造業(yè)邁向了新臺階，是我國制造業(yè)發(fā)展的里程碑。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用使零部件的加工更加精細(xì)化，在加工效率、加工精度、加工質(zhì)量上都有了明顯的提高，同時有效降低了生產(chǎn)成本，能夠?qū)?fù)雜的零部件實現(xiàn)高質(zhì)量的加工，滿足了各行業(yè)領(lǐng)域?qū)α悴考a(chǎn)加工的需求。數(shù)控機(jī)床的自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了在線測量，自動化精度補(bǔ)償，改變了以往傳統(tǒng)的人工產(chǎn)品質(zhì)量檢測，有效降低了人工生產(chǎn)、加工、檢測的誤差。

機(jī)床在運行過程中，受多方面因素的影響，如刀具的磨損老化、溫度的升降變化、夾具的變形等會帶來一定的精度誤差，這是正?，F(xiàn)象。精度補(bǔ)償技術(shù)是允許誤差存在的，根據(jù)誤差估算的結(jié)果，采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行精度補(bǔ)償來盡可能將誤差消除或者降低，最終實現(xiàn)高精度的加工。數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，在線精度補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，通過測頭、傳感器、光柵尺等補(bǔ)償修正元件實現(xiàn)自動化精度補(bǔ)償，以加工出高精度的產(chǎn)品。本文以加工某缸體零件為例，主要對測頭在數(shù)控機(jī)床加工精度補(bǔ)償中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

一、主軸進(jìn)給方向精加工精度補(bǔ)償

在對缸體頂面進(jìn)行精銑的過程中，機(jī)床的快速運轉(zhuǎn)會導(dǎo)致溫度快速升高，溫度變化會造成數(shù)控機(jī)床主軸部件發(fā)生熱變形，加速刀具的磨損，是夾具產(chǎn)生變形，這些都會對加工的精度造成不利的影響，難以滿足廠家較高的加工精度要求，在主軸進(jìn)給方向只能達(dá)到±0.15mm/500mm的穩(wěn)定加工精度。本文經(jīng)過多次的試驗和研究，利用測頭精度補(bǔ)償技術(shù)，通過測頭進(jìn)給接觸夾具上的測量基準(zhǔn)塊對坐標(biāo)進(jìn)行測量并對測量信息進(jìn)行記憶，再將其與理論坐標(biāo)加以比較得出補(bǔ)償信息數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償修正。參見圖1。

圖1 主軸進(jìn)給方向精加工精度補(bǔ)償

此項補(bǔ)償設(shè)計要求測頭在執(zhí)行測量記憶補(bǔ)償量工序所用的時間與實際修正的加工時間之間的時間差值要控制在10min以內(nèi)，如果時間間隔過長會因為溫差不均的問題而影響補(bǔ)償量的準(zhǔn)確性；另外補(bǔ)償量的公差通常在0.4±0.2的范圍之內(nèi)，否則測頭會出現(xiàn)異常報警。

二、主軸進(jìn)給方向臺階面半精與精加工精度補(bǔ)償

在對缸蓋地面進(jìn)行精銑加工的過程中，利用測頭對已經(jīng)加工完成額底面進(jìn)行檢測，能夠?qū)χ鬏S變形伸長和夾具在主軸方面上的變形引起的誤差進(jìn)行測量和修正。提高主軸進(jìn)給方向上的加工精度保持良好的穩(wěn)定性。應(yīng)用測頭精度補(bǔ)償技術(shù)，將變形誤差消除或者最大程度的降低，實現(xiàn)主軸方面的穩(wěn)定加工精度。應(yīng)用精度補(bǔ)償技術(shù)首先利用精銑刀對工件進(jìn)行第一次的試切削，將部分加工余量預(yù)先去除掉，再利用測頭對工件面進(jìn)行進(jìn)給檢測，得到檢測數(shù)據(jù)記憶后退回測頭。再對半精加工表明進(jìn)行二次檢測，并對變量值進(jìn)行記憶然后將測頭退回，將測得的信息與加工理論坐標(biāo)信息進(jìn)行比對得出誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償修正，最后采用精銑刀以第一次試切面作為基準(zhǔn)面，加入補(bǔ)償量對工件進(jìn)行精銑，最終完成工件的加工。補(bǔ)償設(shè)計要同上。

三、孔加工精度補(bǔ)償

在對缸體凸輪軸孔進(jìn)行精加工的過程中，常用的方法是利用測頭對加工后的內(nèi)表面進(jìn)行直接的檢測，這樣既能夠?qū)椎奈恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確的控制，也可以對孔的直徑誤差進(jìn)行檢測。當(dāng)孔直徑超出預(yù)先設(shè)定的公差范圍時，測頭會發(fā)生異常報警。主軸變形和夾具的變形都會造成孔加工誤差的出現(xiàn)，使用測頭精度補(bǔ)償技術(shù)可以將其有效的消除，達(dá)到允許范圍內(nèi)的穩(wěn)定精度，并可以根據(jù)檢測的結(jié)果及時對刀具進(jìn)行更換，以保證加工精度。

孔加工精度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計要求：孔徑變化量的公差帶范圍通常在0.05±0.025的范圍之內(nèi)，過高或者過低都會引起測頭異常發(fā)生報警。其余補(bǔ)償要求同上。

四、多孔精加工精度補(bǔ)償

在三軸有光柵尺的臥式數(shù)控機(jī)床的加工中心上進(jìn)行缸蓋、缸體定位銷孔的精加工的過程中，一般來說定位銷孔最高能夠達(dá)到±0.05mm/500mm的位置精度，但是僅僅依靠加工中心的光柵尺是不能將因主軸和夾具的變形引起的加工誤差予以徹底消除的。為了能夠有效的修正變形引起的誤差，保證多個定位銷孔在位置精度上能夠始終保持良好的穩(wěn)定性，采用測頭精度補(bǔ)償技術(shù)同樣能夠達(dá)到良好的效果。

使用測頭精度補(bǔ)償技術(shù)首先在被檢測的基準(zhǔn)塊上沿X方向選定一個點并利用測頭進(jìn)給進(jìn)行檢測，測頭記憶變量后退回；再在被檢測基準(zhǔn)塊沿Y方向選定一個點利用測頭進(jìn)給進(jìn)行檢測，記憶變量后將測頭退回；更好加工刀具，在進(jìn)行銷孔精加工時根據(jù)與理論坐標(biāo)信息的對比結(jié)果得到補(bǔ)償量進(jìn)行補(bǔ)償修正。補(bǔ)償設(shè)計要求同上。

五、結(jié)語

采用數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行工件切削加工的過程中，利用補(bǔ)償元件可以對精度誤差進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測并得出補(bǔ)償量，以實現(xiàn)精度補(bǔ)償修正。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用多種先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)了加工的自動化，具有能夠?qū)庸さ毒叩哪p量自動檢測，準(zhǔn)確確定工件加工位置，自動找正工件基準(zhǔn)面，自動設(shè)定坐標(biāo)系等的能力。加工過程中，使用精度補(bǔ)償技術(shù)，有效的提高了誤差檢測的準(zhǔn)確率，并更加準(zhǔn)確的進(jìn)行精度補(bǔ)償，有效的保障了工件加工的精度要求，對推動加工制造業(yè)的發(fā)展具有積極的作用。

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