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数控机床加工工艺中的误差分析及改进方法

供稿:中国工控网 2017/10/17 11:26:44

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  • 关键词: 数控机床 工艺
  • 摘要:本文对数控机床加工中经常出现的主要误差进行了详细探讨,并提出了相应的解决方案。

  数控机床在实际操作中主要是用来制造工件,通常要求其加工的工件要具有极高的加工精度。想要使数控机床自身具有的加工精度有所提高的话,就一定要针对数控加工的每个环节里可能产生的误差进行分析,目的是找到误差出现的根本原因,这样可会避免误差不断地产生,也可以根据分析出来的原因制定相应的措施,一旦有误差出现时随即进行补偿。整个数控加工的工程里面,无论是最初的图纸阶段,还是到最后的产品定型,无论是哪一个环节出现误差都会对最后所得工件的精度造成一定的影响。

  下面就对几种经常出现的主要误差进行讨论,探讨误差产生原因以及如何进行改善。

1 实际操作中易出现的误差

1.1 编程误差。这一点误差主要是由数控编程软件的过程中产生,属于一种插补误差,在使用数控机床来对零件进行加工时,由于数控装置之间具有互不相同的插补功能,所以与零件轮廓互相逼近的时候,都是选择直线的方式来进行,有的时候则是用圆弧。直线或圆弧在马上临近零件轮廓曲线的时候,逼近曲线和现实中轮廓原来的曲线之间会产生一个最大差值,这就是通常所说的插补误差,在对零件加工精度起到影响的因素里面,这是非常重要的一个原因。

1.2 刀尖圆弧误差。在对内孔进行切割的过程里,当操作进行到外圆时,刀尖圆弧通常不会对尺寸、形状产生影响,但是对锥面或圆弧进行加工的时候,刀尖圆弧就会对其产生影响,一般来说会导致出现过切或少切的情况。

1.3 测量误差。这一误差通常受量具所具有的测量精度影响,还可能因为测量者没有采用正确的操作方法进行测量,也会产生一定的影响,实测尺寸通常会出现偏差。

1.4 刀具磨损误差。当数控机床进行连续工作时,被加工的零件材料和刀具本身都处在高温高压力的环境里面,刀尖一般都会出现很大的磨损,这样也会导致一定的误差出现。最开始工作的时候,刀尖磨损的速度会比较快,后来就会越变越小,直到最后再次出现逐渐加快的趋势。

1.5 反向失动量引起的误差。数控机床因为机械之间出现的缝隙以及机床传动部件之间产生的弹性形变而导致出现的误差。

1.6 对刀误差。这一类误差产生的主要过程都是在对刀过程里面,当刀具开始移动到起刀点位置,这时操作系统会产生一定的进给修调比例值,这种数值会影响出现偏差。

1.7 机床系统误差。机床本体可以产生一定的影响,从而导致形位公差出现,这种公差通常是无法进行调整的;在伺服单元里面,驱动装置在工作中会有一定的重复定位误差产生,产生的原因为机床脉冲当量大小对系统产生一定的影响,均匀度和传动路线都会对系统产生影响,但是以上的两种误差量都比较小而稳定,仅仅需要在精密加工时对其进行考虑就可以。

2 改进操作方法

  在实际的操作当中,数控机床加工零件是不可能避免不产生任何误差的,但是如果针对数控机床在操作上进行一定的改进,那么就会有效地在合理范围内对误差进行一定的控制。

  在零件进行数控加工之前,必须要把具有一定可行度的加工程序编写出来,编写程序通常来说有两种方法可以选用,一种是手工编程,另外一种是计算机辅助编程。手工编程通常只适用于简单零件程序的编写,就这个环节来说一般是不会出现偏差的;计算机辅助编程则是针对要求高而复杂的零件程序的编写,但是由于需要借助相应的软件进行换刀点和轨迹的设置,不可避免会有一些问题出现,这就要求对修改设置方面进行极高的注意,同时还要注意程序是否具有极高的可行性,这些方面都有可能会导致误差出现,一般来说把节点数量增加起来就可以有效解决此类问题,但是又会使编程的工作量大大增加,加工效率也就大大降低了。程序效率的高低对机床的工作效率起着很大程度上的影响,因此对编程质量进行优化也可以将数控机床工作效率提高起来,这就需要对机床所有的指令都要熟悉,把机床拥有的内部功能进行彻底的开发,不断探寻有效的编程方法。此外,对计算机编程要进行强而有力的推广,不断完善程序具有的可靠性。再一点就是编程一定要合理,不要让机床出现走空刀这样的情况。

  当程序完成编写工作以后,就要对刀尖半径值的问题进行注意。不仅在程序里面要把相应的指令使用进去,还需要对数控机床所拥有的刀尖半径值进行测量,测量之后在参数设定页面里面进行设置,只有经过这样的过程,数控程序里面所对应的指令才可以被利用起来,不然的话,系统中刀尖半径的默认值始终为零。

  之后需要进行的工作就是对刀,通常同时采用试切对刀的方式。对刀具进行选择,一方面可以将加工质量提升起来,还可以促使加工效率产生提高。想要将生产率提高上去,国内外数控机床都在朝着高速的方向进行发展。这也就给机床提出了更高的要求:必须可以经受住高速切削,同时还要具有强力切削这样的功能,并且功能一定要具有极高的稳定性。在对刀具材料进行选择时,如果加工可以使用硬质合金刀具,那么就不应该对高速钢刀具进行选用,条件允许的话可以对耐磨性更高的道具进行选用。同时,测量要于静态的环境当中进行,但是加工过程却恰恰为动态,刀具和工件不可避免地都要受到外力的影响,这样一来加工出来的尺寸和预想的尺寸就会出现不一致的情况。所以一定要对使用的刀具进行本身的材质上的关注,经常检查工件和刀架两者是否夹紧,工件伸出夹具的长度是不是符合标准。

  数控机床照比普通机床来说有着很大的不同,把管理普通机床所使用的方法直接用到数控机床上是行不通的。根据对其使用年限较长的工厂的经验来说,一般拥有大量数控机床的工厂,最好采用集中管理,按照生产合理进行布局。条件允许的话,可以把计算机利用进来进行集成管理,计算机对所有的作业信息进行统一管理,这样就可以实现信息的共享,可以让生产所需要的准备时间大大减少,生产率自然也就随着提高起来。

3 结束语

  在整个机械加工的过程中,误差都是无可避免的,但是如果多对数控机床进行操作方法上的改进,在实际生产过程中,不管是小批量零件的生产加工中,还是有着中等精度要求的零件,都可以达到减小误差的目的,零件也都可以达到图纸要求的标准。无论是数控机床的制造者,还是数控机床的使用者和维护者,都一定要对数控机床具有的加工精度给予足够的注意。数控机床通常有着极其复杂的误差来源,本文仅仅对其中最重要的一些进行分析,并且提出可行性较高的措施加以改善。通过以上的经验归纳和分析,希望可以使数控机床日常的制造、使用和保养水平得到明显的提升。相信伴随着更多更好的技术应用到数控机床领域中来,数控机床现存的误差问题一定会得到更圆满的解决。

审核编辑(王静)
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