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        數(shù)控車床加工精度的影響因素與提高策略

        2021-02-24 13:26:52劉培培
        信息記錄材料 2021年1期
        關(guān)鍵詞:車床數(shù)控車床伺服系統(tǒng)

        劉培培

        (上海震旦職業(yè)學(xué)院 上海 201908)

        1 引言

        近些年來,我國經(jīng)濟實現(xiàn)了快速發(fā)展,在我國經(jīng)濟發(fā)展中機械裝備行業(yè)發(fā)揮了關(guān)鍵作用,在機械行業(yè)不斷發(fā)展過程中,對于機械中的各種使用零部件的精度提出了更高要求。在現(xiàn)代各種機械加工過程中,數(shù)控車床得到了廣泛使用,能夠?qū)Ω鞣N零部件進行加工,而且加工效率比較高。對于數(shù)控車床加工精度產(chǎn)生影響的主要有內(nèi)因和外因兩個方面因素。其中外因有加工材料、操作人員以及加工環(huán)境等因素,內(nèi)因主要有數(shù)控車床本身在編程精度以及插補精度等方面的原因。機械中各個零件的進度會對機械正常運行產(chǎn)生直接影響,因此,只有確保數(shù)控車床在加工中的精度,才能更好地生產(chǎn)零部件,進而推動我國機械行業(yè)的發(fā)展[1]。

        2 對數(shù)控車床加工精度造成影響的因素

        2.1 電氣伺服系統(tǒng)造成的影響

        在使用數(shù)控車床對零件進行加工的過程中,電氣伺服系統(tǒng)對于車床的運行會產(chǎn)生直接的影響,這個系統(tǒng)是負責(zé)車床正常運轉(zhuǎn)工作。常見的電氣伺服系統(tǒng)如下圖一,此系統(tǒng)的準(zhǔn)確度與加工零件精度有直接關(guān)系,在對機械中各種零件進行加工的過程中,需要重點關(guān)注的就是零部件以及刀具的位置,對于位置需要進行嚴格的控制,在這種情況下,伺服電機運轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)讓滾珠絲杠進行前移或者是退后的工作,在對著這兩者進行位置的調(diào)整過程中,如果伺服驅(qū)動和滾珠絲杠其中任何一個發(fā)生了轉(zhuǎn)動的誤差問題,就會給零部件的生產(chǎn)精度造成很大影響,嚴重的可能會造成零件不能使用或者是失效的情況。

        圖1 電氣伺服系統(tǒng)

        2.2 切削刀具造成的影響

        在數(shù)控車床的加工過程中,需要使用刀具進行零件的切削工作。刀具本身就有主偏角以及刀尖圓弧,這就容易導(dǎo)致使用刀具對零件進行切削時發(fā)生一定程度的誤差,但是在零件加工不斷增加的過程中,產(chǎn)生的這種誤差就會不斷增大。因此,在對零件進行加工時,需要將刀具與軸線這兩者之間的誤差充分考慮進來,再結(jié)合合理的編程,將刀具產(chǎn)生的生產(chǎn)誤差進行修正。除此之外,還能通過另外一種方式,就是將刀具的結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化,目前這個階段中使用的刀具一定會出現(xiàn)加工方面的誤差,所以,對刀具進行設(shè)計的人員可以充分考慮刀具的構(gòu)造進行合理優(yōu)化,盡可能地減少加工中造成的誤差[2]。

        2.3 數(shù)控軌道造成的影響

        在使用數(shù)控車床進行零件加工時,對于精度造成影響的一個重要因素就是數(shù)控車床中的軌道位置,數(shù)控車床的軌道見下圖2 所示,如果出現(xiàn)偏差會對精度造成很大影響。在使用數(shù)控車床進行加工之前,需要將各個零件的具體位置進行精準(zhǔn)校對以及測量,這個步驟是很關(guān)鍵的,直接決定了數(shù)控車床的加工精度,屬于必要的加工前提工作。在實際的加工過程中,一旦出現(xiàn)了車床軌道受到了不同程度的磨損或者是小量偏移等情況,都會對加工的零部件產(chǎn)生極大的影響,導(dǎo)致精度下降。除此之外,還有一部分是由于操作人員的失誤而造成的車床出現(xiàn)軌道偏移情況的發(fā)生,進而對于零件的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。

        圖2 數(shù)控車床的軌道

        2.4 圓整誤差造成的影響

        圓整誤差具體來說就是在進行生產(chǎn)過程途中,進行圓軌跡或者是圓弧運動加工過程中,這種運動軌跡和實際數(shù)值之間會產(chǎn)生很大的誤差,對于一些數(shù)控車床來說,刀具的實際運行軌跡主要受到電機的控制,因此,步進電機產(chǎn)生的脈沖就會對刀具實際運動的最小距離起到?jīng)Q定性作用。結(jié)合圖紙對數(shù)控車床中的各種工件展開合理編程,需要充分結(jié)合圖紙的具體需求對脈沖數(shù)值進行設(shè)置,讓數(shù)值成為一個固定的鏟除。在對工件進行加工的過程中,通常情況下脈沖當(dāng)量會設(shè)置成為加工中的最小位移數(shù)值,因此,在這個加工中能夠?qū)ぜ笮∫约熬_度產(chǎn)生直接影響的就是脈沖個數(shù)。

        2.5 編程誤差造成的影響

        當(dāng)技術(shù)人員結(jié)合圖紙對數(shù)控機床進行準(zhǔn)確編程的過程中,其中會出現(xiàn)一些的編程誤差情況,造成這種誤差的重要原因就是數(shù)控機床里面的數(shù)學(xué)邏輯出現(xiàn)了問題,面對這種編程中出現(xiàn)誤差的情況,一般使用的解決方式就是插值法會這是將數(shù)控車床的分辨率進行提升,進而最大程度地減少誤差值,提升精準(zhǔn)度。技術(shù)人員在進行這種誤差處理過程中,一般不會使用其他的補差程序。

        3 有效提升數(shù)控車床加工精度的具體措施

        3.1 制定合理解決伺服系統(tǒng)誤差的方案

        伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床中的主要組成部分,對于車床的正常運行起到了直接的影響,并且對于車床的生產(chǎn)精度也有著關(guān)鍵的影響,還能更好地保證各種零部件的加工質(zhì)量?;谶@種重要性,為了最大限度地提升伺服系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,在選取伺服系統(tǒng)設(shè)備的過程中需要選擇性能好的,具體的伺服系統(tǒng)設(shè)備有伺服電機、伺服控制單元以及伺服進給單元等等,在此基礎(chǔ)上,還需要不斷優(yōu)化伺服的控制系統(tǒng)。在使用伺服系統(tǒng)對圓弧或者是圓環(huán)等零件進行加工時,需要對進給軸進行精確的設(shè)計,設(shè)計為開環(huán)增益,這樣可以有效地提升零部件中輪廓的加工精度。在實際的零件加工中,進給軸需要一直保持在四十五度的位置上,因為在這種傾斜角度下進行相應(yīng)的加工,才能對零件的精度以及質(zhì)量進行更好的保證。

        3.2 合理控制數(shù)控車床的軌道精度

        目前,我國的機械領(lǐng)域獲得了很大程度的快速發(fā)展,并且對各個零件的進度有了很高的需求,在這種情況下,給我國的數(shù)控機床等加工帶來了更大的挑戰(zhàn)。為了提升數(shù)控車床加工的精度,可以選擇使用斜床造型的車床機體,這樣的結(jié)構(gòu)能夠起到合理降低自動的情況,并且這種結(jié)構(gòu)設(shè)計使用的是封閉式的筒形構(gòu)造,這種設(shè)計對于提升機床的抗扭以及抗壓方面的水平,并且還能加強數(shù)控車床在實際運行中的穩(wěn)定性。對數(shù)控車床進行軌道進度的合理改善,就需要給車床里面的車座實現(xiàn)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化,除此之外,還需要對軌道的機構(gòu)進行相應(yīng)的設(shè)計改造,數(shù)控車床一直保持在高負荷的運轉(zhuǎn)過程中,車床的軌道很容易受到震動而出現(xiàn)比較小的偏差或者是磨損。為了更好地避免這種情況的發(fā)生,就需要相關(guān)技術(shù)人員對床的軌道進行定期維護以及清理,而且需要對軌道正確地進行矯正。

        3.3 合理減少道具偏差的主要措施

        在數(shù)控車床對零件進行加工時都會使用到道具,但是刀具自身有偏圓角以及刀尖圓弧等方面的特點,在實際的加工中就會產(chǎn)生不同程度的誤差。因此,需要對加工中使用到的道具進行一定的處理,能夠有效降低刀具帶來誤差的主要方式有以下兩種。第一種,就是對刀具的自身結(jié)構(gòu)進行一定的優(yōu)化以及改進,刀具的相關(guān)設(shè)計人員需要充分了解道具自身存在的缺點,并且結(jié)合加工需求進行一定的改進,數(shù)控車床具有自動化程度很高的忒單,因此,在進行道具的配置方面,需要對使用的全部刀具都使用相同的設(shè)計準(zhǔn)則,并且把刀具庫里面的全部刀具都進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,這樣可以最大限度地降低由于道具造成的加工誤差情況。第二種,就是需要結(jié)合道具的實際特點進行誤差的計算,再結(jié)合誤差對創(chuàng)建誤差的修補,在實際的加工過程中,對加工中存在的各種誤差不斷進行相應(yīng)修正,以此來確保實際加工中各個零件的精度。

        3.4 使用編程法提升加工精密度

        在使用數(shù)控車床進行加工的過程中,設(shè)備低速并且單項實現(xiàn)定位到插補點位置時,編程法這種方式就可以實現(xiàn)插補以及加工,插補加工主要是當(dāng)數(shù)控設(shè)備在進行加工運轉(zhuǎn)時,一旦出現(xiàn)了正向偏差的情況,需要使用反向間隙插補的方式將偏差進行還原,并且把機器中的運轉(zhuǎn)系統(tǒng)合理地補回到正軌位置上。在使用數(shù)控車床進行加工的過程中,通常情況下會多設(shè)置一些地址儲存系統(tǒng),這些系統(tǒng)主要是用來存儲每個軸的一些反向間隙數(shù)值。如果車床在實際運行中,出現(xiàn)了不正常的指令,或者是指令發(fā)生了不規(guī)則的變動時,各軸之間的反向間隙數(shù)值就會直接存儲到上面說的系統(tǒng)中來,這個儲存系統(tǒng)可以把這些反間隙值直接進行合理的讀取,這樣就能達到使用編程方法把數(shù)值進行正向的修正目的,從而消除之前的反向偏差,進而提升加工的精密度[3]。

        3.5 提升相關(guān)操作人員的實際技術(shù)水平

        數(shù)控車床中涉及的技術(shù)是綜合性的,因此,對于具體操作人員技術(shù)能力有很高的要求,如果技術(shù)能力不能符合實際的操作需求,可能會給數(shù)控車床的加工精度產(chǎn)生極大的影響,導(dǎo)致精度下降?;谶@種現(xiàn)狀,需要提升操作人員的相關(guān)技術(shù)能力,提升能力主要從以下的兩個方面著手,一方面就是招聘一些專業(yè)能力比較強且有豐富工作經(jīng)驗的人員進行數(shù)控車床的操作,在進行操作的過程中,需要技術(shù)人員具有讀圖紙的能力和機床的編程能力,這就需要相關(guān)操作人員具備這兩方面的能力,并且有相關(guān)的工作經(jīng)驗。此外,管理人員不僅需要具有以上兩種能力,還需要具有更加專業(yè)的管理能力,并且具有一定的交流以及工作協(xié)調(diào)方面的能力,這樣可以確保加工流程中的各個環(huán)節(jié)之間實現(xiàn)高效合作,一旦出現(xiàn)什么問題可以及時溝通加以解決。另一方面,需要對現(xiàn)有的操作技術(shù)人員加強培訓(xùn)以及考核,并且創(chuàng)建高效的獎罰制度,需要對操作人員比較強的員工進行獎勵,對于一些操作水平不規(guī)范的人員進行相應(yīng)的處罰,獎勵或者是處罰主要都是為了讓員工提升自身對操作的重視,并且提升自己的專業(yè)能力,從而提升加工精度,更好地為我國機械領(lǐng)域提供服務(wù)[4-5]。

        4 結(jié)語

        綜上所述,數(shù)控車床在我國的機械領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵的作用,數(shù)控車床具有很多的優(yōu)點,自動化程度比較高且精度高。精度在數(shù)控車床中占有很重要的位置,因此,需要對車床進行技術(shù)以及自身的改進以及優(yōu)化,技術(shù)人員可以從制定合理解決伺服系統(tǒng)誤差的方案,合理控制數(shù)控車床的軌道精度,合理減少道具偏差的主要措施,使用編程法提升加工精密度等多個方面入手,以此來提升加工精度,提升效率。

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