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        淺談數(shù)控銑削的精度控制

        2016-12-31 00:00:00吳文靜
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:數(shù)控銑床(CNC銑床),一種能夠精確加工零件的功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床,數(shù)控銑床的精度由加工精密度和誤差控制。文章通過對數(shù)控銑床的加工精度和誤差的源頭分析和研究,來提出實(shí)現(xiàn)精密數(shù)控銑床控制補(bǔ)償手段。

        關(guān)鍵詞:數(shù)控銑削;加工精度;加工誤差

        數(shù)控銑床是按照預(yù)編程處理的要求,用數(shù)字化的形式將機(jī)床各部件表示出來,這種方式大大提高整個加工過程的穩(wěn)定性,從而提高精密數(shù)控車銑復(fù)合加工,減少加工誤差。然而,由于數(shù)控銑床本身也有著加工精度上的控制誤差,也就是說,提高精度,減少數(shù)控銑床加工誤差仍然體現(xiàn)了數(shù)控銑床的處理能力。

        1 數(shù)控銑床工作原理及優(yōu)點(diǎn)

        數(shù)控銑床主要由床,銑床,縱向工作臺,水平鞍,電梯,電氣控制系統(tǒng)的組成部分。能夠完成基本的銑,鏜,鉆,攻絲和自動工作循環(huán)等等,可以加工各種凸輪,模型和模具零件的形狀復(fù)雜。數(shù)控銑床床固定到基底,以及用于機(jī)械部件,在鍵盤上,機(jī)器操作員的彩色液晶顯示器和各種按鈕開關(guān)和LED的增加支持。表的長度橫向滑板安裝升降平臺上,通過縱向伺服電機(jī),橫向伺服電機(jī)和垂直升降進(jìn)給伺服電機(jī)驅(qū)動器,來進(jìn)給的X,Y,Z坐標(biāo)。電柜安裝在柱床后,它配備有電控制系統(tǒng)。

        根據(jù)零件形狀,尺寸精度和表面粗糙度等技術(shù)要求的過程中,根據(jù)零件所的需求工藝選擇工藝參數(shù)。通過使用手動或自動的方式通過CAM編程軟件程序編入控制器將資料輸入加工程序。處理的處理程序的控制器,傳送的指令,以幫助的工具。伺服控制信號提供給伺服電機(jī)。主軸電機(jī)控制刀具運(yùn)行,X,Y和Z的伺服電機(jī)以控制設(shè)備和零件于目標(biāo)的運(yùn)動路徑中,從而實(shí)現(xiàn)工件的切割。

        數(shù)控銑床優(yōu)點(diǎn):

        (1)零件加工靈活適應(yīng)性強(qiáng),可以加工各種復(fù)雜零件。

        (2)能夠加工普通銑床無法加工或者難以加工的零件。

        (3)能加工一次裝夾定位后,需進(jìn)行多道工序加工的零件。

        (4)數(shù)控加工不僅精度高,而且加工出的零件質(zhì)量也高,并且由于全部有系統(tǒng)控制,避免了人為因素導(dǎo)致零件加工不符合規(guī)格。

        (5)有效地減輕負(fù)擔(dān),提高了效率。

        2 系統(tǒng)上的誤差導(dǎo)致的加工精度的失誤及解決措施

        2.1 數(shù)控銑床系統(tǒng)在幾何上的誤差

        實(shí)際的幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)存在誤差,導(dǎo)致數(shù)控銑床加工時出現(xiàn)偏離而引起誤差的出現(xiàn)。

        雖然目前使用的絲杠是高精度滾珠絲杠,可是依舊有著螺距誤差,而螺距誤差影響了銑床的定位精度。因此為了解決誤差帶來的加工失誤,我們要通過其他補(bǔ)償?shù)姆绞絹肀M量減少誤差的發(fā)生,在這種情況下一般會通過對比某一軸的運(yùn)動結(jié)果來補(bǔ)償誤差。

        工件的精度由數(shù)銑加工精度來決定,因此就算是目前簡易的數(shù)銑,其最小的運(yùn)動分辨率也能達(dá)到0.01毫米,并且運(yùn)動和加工的精度都能處于0.03毫米以下,而極其精密的特殊加工甚至能夠達(dá)到0.001毫米以下。

        2.2 數(shù)銑機(jī)床在加工時使零件受力產(chǎn)生的誤差

        數(shù)銑機(jī)床在進(jìn)行加工作業(yè)時,其內(nèi)部各部件的運(yùn)作所產(chǎn)生的各種力在相互作業(yè)下會產(chǎn)生變形,從而產(chǎn)生誤差,這種誤差破壞了零件的結(jié)構(gòu),降低了零件的穩(wěn)定性。

        解決方法:

        (1)改善接觸時的剛度,使用高質(zhì)量零件。

        (2)可以通過在內(nèi)部設(shè)置輔助性的支承來提高其局部剛性。

        2.3 引起的熱變形研磨工藝系統(tǒng)的誤差

        在這些加工過程中,各種部件運(yùn)作產(chǎn)生的熱量以及工作環(huán)境的影響,會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤差。在多種熱源的作用下,會導(dǎo)致機(jī)床各部件的組合度產(chǎn)生各種各樣的誤差,從而導(dǎo)致加工工件出現(xiàn)誤差,影響精度控制。

        解決方法:

        (1)通過對機(jī)床采用對稱式結(jié)構(gòu)來減少誤差。

        (2)主動控制關(guān)鍵部件的溫度。

        (3)部件過熱時使用切削液進(jìn)行冷卻。

        (4)在加工零件時先運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床,使其達(dá)到熱平衡狀態(tài)后再進(jìn)行加工。

        (5)通過修改參數(shù)及道具參數(shù)。

        (6)在加工大型或者長的零件時,其末端應(yīng)能夠在加緊狀態(tài)下自由伸縮。

        (7)在加工過程中通過熱變形的方式補(bǔ)償。

        3 零件問題以及操作失誤對精度的影響及解決方法

        3.1 內(nèi)應(yīng)力的影響而導(dǎo)致加工精度偏離

        這是由于其工件本身的問題。冷加工后工件會產(chǎn)生一些壓力,原本該內(nèi)部應(yīng)力是處于平衡狀態(tài),但在工件被加工壓力后,工件原始狀態(tài)的平衡的內(nèi)部應(yīng)力破裂,所以工件變形。

        解決方法:

        (1)充分合理的設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu),簡化結(jié)構(gòu),提高零件的質(zhì)量。

        (2)在加工的過程中,將精加工和粗加工進(jìn)行分類,使得粗加工有足夠的時間進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的重新分布,以保證工件的變形充足,這樣就可以大幅度減少變形所帶來的誤差。

        (3)通過對零件進(jìn)行熱處理以及時效處理來改善誤差。

        3.2 測量上的誤差

        步驟調(diào)整處理和工件的測定中,由于測量方法,測量精度和工件,以及環(huán)境因素如所產(chǎn)生的結(jié)果,溫度測定精度的誤差被統(tǒng)稱為測定誤差。

        4 結(jié)束語

        數(shù)控銑床的精度控制會受到銑削本身的誤差,系統(tǒng)設(shè)置上的失誤,編程過程的誤差以及人為失誤等各種因素的影響,在進(jìn)行數(shù)銑加工的過程中為了保證工件的精度及質(zhì)量,應(yīng)該理解這些失誤并且通過有效的手段去避免失誤,通過各種補(bǔ)償方式來減少加工誤差,提高精度,實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑削的精確控制。

        參考文獻(xiàn)

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        [4]董金偉.數(shù)控銑削加工精度與加工誤差分析[J].裝備制造技術(shù),2013(6):81-83.

        作者簡介:吳文靜(1988-),女,黑龍江省大慶市人,工作單位:大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)有限公司,職務(wù):技術(shù)員,研究方向:機(jī)械制造。

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