数控车床加工精度的影响因素及解决措施探究

2019-02-10 15:12洪剑
山东工业技术 2019年3期
关键词:加工精度数控车床影响因素

洪剑

摘 要:数控车床应用广泛,但加工精度影响因素众多。本文通过对数控车床的工作原理及生产特点介绍,通过对车床自身情况、控制系统、所用刀具参数三方面详细分析了加工精度的影响因素,并提出了提高数控车床加工精度的方法和措施。

关键词:数控车床;加工精度;影响因素

0 引言

随着数控技术的不断发展,应用范围越来越广,极大改善了机械制造业从业者的生产环境、降低了劳动强度,创造了巨大的经济效益。在实际应用中,数控车床应用广泛且各方面性能明显优于普通车床,但其加工精度依然与车床自身的精度、刚性、稳定性、装配工艺、伺服系统、插补精度等有着密切关系,同时,在使用时还受刀具材料、刀具角度、检测装置、生产环境等因素影响。任何一项影响因素,最终都可能会对最终产品精度造成重大影响。因此,必须对各项影响因素进行综合分析,确保最终零件的加工精度。

1 数控车床工作原理及其加工特点

(1)数控车床的工作原理。数控车床是利用数字信息控制实际加工的车床。在使用过程中,要求操作者对加工图纸的充分认识和掌握,并根据编程要求将刀具相对工件移动的轨迹、速度等信息编制成相应的加工程序, 然后送入数控系统。数控系统经过译码和运算后,将命令信息传输给伺服系统,通过伺服系统控制机床刀具与工件进行相对运动,最终加工出符合图纸需要的零件。

(2)数控车床加工特点:与传统加工方法相比, 数控车床使用时具有以下几个特点:1)柔性好,适应能力强,可实现多种复杂零件生产;2)自动化生产程度高,劳动强度低;3)加工精度高,产品一致性好,人为因素对产品质量影响较低;4)对操作人员的专业能力要求较高。

2 数控车床加工精度的影响因素

影响数控车床加工精度的因素众多,如:机床材料性能、装配工艺、检测手段、生产环境、所用刀具等。但就数控车床加工精度影响因素而言,主要由车床自身因素、驱动系统精度及刀具参数组成[1]。

(1)机床自身因素。数控车床属于精密机械,在选材、设计、制造、安装过程中要严格按照工艺流程进行。但由于目前国内厂家众多,各厂家对选材要求,制造工艺、装配流程等要求不同,检测尺度不一,品控要求不严,致使很多机床实际使用性能远达不到设计指标,同时还存在运行不稳定等诸多问题。

(2)驱动系统精度。当前,数控车床根据控制系统方式的不同将数控车床分为开环、闭环、半闭环三种控制类型。开环控制数控系统,主要采用步进电机控制机床加工进给,加工精度与所用電器元件质量有直接关系。此类数控车床,结构简单,价格低廉,主要用于精度要求不太高的场合。而半闭环和闭环伺服驱动系统则应用于加工精度要求较高的场合。目前,我国民用市场中应用较多的为半闭环伺服控制系统。半闭环伺服驱动系统,由于检测元件一般安装在伺服电机或丝杆上,当数控系统发出指令,由伺服电机驱动数控车床上的滚珠丝杆进行反向旋转时,会造成反向间隙误差,而该反向间隙又不能及时通过检测元件获取准确数值并反馈给数控系统,从而造成传动误差,最终影响加工精度。工作原理见图1所示。

(3)刀具参数。数控车床的生产使用过程,就是利用数控系统控制车刀对轴(或盘)类零件表面进行加工处理,从而获得所需的形状和尺寸。由于数控车刀直接参与切削加工,确定零件尺寸,因此刀具参数对加工精度起着决定性因素。在实际使用过程中,为获得较高的加工精度,数控车刀在选用时,从刀具材质、刀具角度、刀具使用的切削用量等方面均要有所考虑。同时,在实际使用时,车刀安装时同工件轴线高度差、车刀主偏角、刀尖过渡圆弧、车刀磨钝标准等参数,也都会对零件的加工精度造成直接影响。

3 提高数控车床加工精度的措施探讨

(1)对数控车床进行合理的优化设计。在进行数控车床设计制造过程中,采用提前预防措施,减小车床自身误差。例如:在生产过程中,通过合理提高车床零部件的生产标准及装配要求,增强数控车床系统刚性、提高车床稳定性,规范生产环境,严格工艺要求等方式,确保零件最终生产质量。同时,为适应高速、高精度要求,改进生产工艺,采用导轨安装在底座导轨上后进行整体磨削,以获得较高的导轨几何精度。

(2)合理运用误差补偿。采用误差补偿,就是当车床运动坐标轴上出现误差时,可利用数控系统自带的补偿功能消除误差产生的影响,从而有效提高数控车床实际生产加工精度。采用误差补偿,可以实现在较低精度的数控车床上加工出高精度的零件。在半闭环数控系统中,反向偏差直接影响车床的定位精度,从而造成零件生产质量不合要求。对于国内所用数控车床,当其定位精度高于0.01mm时,该机床均缺少自动补偿反向间隙功能。此时可利用相应软件,进行编程,实现对反向间隙有效清除。在其他类型的数控车床中,可在数控系统内设置多个存储单元,对各轴的反向间隙进行存储。当某轴在实际加工中,需要改变运动反向时,可从运行的存储单元内读取反向间隙值,对坐标位置进行补偿修正,从而实现车床的准确定位,消除反向间隙造成的加工误差。

(3)对生产工艺优化处理。在数控车床进行孔系加工时,当加工路线、加工顺序不当时,会出现加工误差。因此在实际生产中,要严格按照相关要求,对孔系的生产进行合理安排、精确设计。同时,在实际生产中,要密切关注数控车刀的运行状态,确保车刀处于最佳切削状态,在磨钝前能及时更换。

4 结语

数控车床作为一项集机械制造、控制技术、检测技术等多项技术于一体的高效、高精度生产设备,在当今社会已得到广泛应用。因此,准确了解加工精度的影响因素及解决方案,对有效提高设备使用性能有着积极的促进作用。

参考文献:

[1]丁美玲.数控车床加工精度的影响因素分析及对策[J].设备管理与改造,2014(15):75-77.

猜你喜欢
加工精度数控车床影响因素
数控车床加工精度的工艺处理及优化试析
《数控车床加工工艺与编程》教案设计
论提高数控车床加工精度的几点因素及建议
浅析S7—200PLC在数控车床控制系统中的运用
农业生产性服务业需求影响因素分析
村级发展互助资金组织的运行效率研究
基于系统论的煤层瓦斯压力测定影响因素分析
浅谈机械加工工艺对零件加工精度的影响