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基于数控车床加工精度的影响因素分析及应对策略探究
Apr 28, 2019  来源:淮北工业与艺术学校  作者:顾宏
  
      摘 要:随着科学技术的不断发展和创新,越来越多的先进技术和工艺应用到加工生产领域,促使生产效率和生产质量得到显著提升。数控车床作为一种前沿的加工技术,具有较高的加工水平和精度水平,对工件质量和性能具有决定性的影响。数控车床可通过计算机技术实现数字化控制,自动化水平较高,以其独特的优势被广泛应用在机械加工领域。但是,数控车床加工工艺繁琐,很容易受到客观因素影响,为机械加工埋下质量隐患。本文就数控车床加工精度的影响因素进行深层次探究,从多种角度来提出有效对策,以求保证加工质量和精准度,以求推动机械加工领域的发展。
  
      关键词:数控车床;加工精度;影响因素;自动化控制
  
      引言
  
      数控车床作为一种先进的加工设备,在实际应用中可以带来巨大的经济效益和社会效益。数控车床加工中,对于产品质量的精度控制十分关键,尤其是自动化技术的应用,较之传统的加工技术而言优势较为突出,对新时期的数控车床加工精度提出了新的要求。在数控车床加工中,编程精度、伺服精度和插补精度直接关乎加工精准度。此外,数控车床在生产加工中,还会受到环境、制造和材料等多种因素的影响,车床施工偏差如果不能得到有效的控制,将直接影响到零件加工质量和精度,还有待进一步完善。
  
      1、数控车床的工作原理
  
      数控车床作为一种机电一体化产品,在实际应用中集合了众多的现代化技术,有助于提升加工生产效率和精准度。普通车床在零件加工中,操作者需要结合施工图纸来改变工件运动轨迹,新时期对工件的加工提出了更高的要求。在数控车床加工零件中,需要充分把握工艺参数和加工流程,通过数控语言编制加工流程,向伺服系统发布指令,实现零部件的自动化加工和制造。
  
      2、数控车床加工精度的影响因素
  
      数控车床加工过程中,影响因素较为多样,而伺服控制方法和精度高低,将在很大程度上影响数控车床加工精度,为后续的零件加工埋下安全隐患。就数控车床加工精度来看,影响因素主要包括以下几个方面:①车床几何误差;②车刀几何参数误差;③车床热变形误差;④伺服进给系统误差;⑤刀具磨损误差。
  
      就这些车床加工精度影响因素来看,伺服进给系统误差和车刀几何参数误差是常见的因素,在一定程度上影响着部件的加工质量。当前我国的数控车床加工中,主要是通过伺服电机驱动滚珠丝杠来控制加工位置,而滚珠丝杠的传动误差,则是影响数控车床定位精度的主要因素之一。纵观当前我国的数控车床现状,主要是以闭环控制系统为主。在实际作业中,如果伺服电机丝杠反方向运动,不仅会影响到零件加工精度,还会由于空隙的出现导致数控车床空转,而这种误差很难避免[3]。受到外部作用力的影响,运动部件可能出现弹性变形现象,加剧数控车床误差问题的严重程度,无法有效控制数控车床加工精准度。
  
      数控车床在零件加工中,车刀在预设的运动轨迹来切割零件。由于车刀的偏角和圆弧半径,在加工零件时会出现一定的尺寸偏差,而轴向尺寸变化量随着圆弧半径的增加而增加。所以,在零件加工中,轴向位移长度的变化取决于轴向尺寸的调整。在数控车床的零件加工中,需要综合分析轴向尺寸和位移长度,优化编制加工流程。需要注意的是,刀尖距、圆弧半径和零件中心高等参数,将直接影响到零件加工精准度,而数控车床的使用寿命同样取决于对这些参数的把握,其重要性不言而喻。
  
      3、提升数控车床加工精度的有效措施
  
      (1)优化数控车床的总体设计
  
      在数控车床总体设计中,应该根据实际情况选择合理的生产策略,提升数控车床制造效率和精准度。从当前我国数控车床制造企业发展现状来看,主要是通过自行设计主机结构,外购关键的功能部件,这样不仅可以提升加工质量,还可以有效减少加工成本。与此同时,数控车床总体设计中需要保证变形应力均匀分配到每个部件上,这样可以避免出现刚度薄弱部件,改善车床变形问题.。
  
      对于数控车床结构重心的调整,可以根据实际要求适当的降低重心高度,在不影响到数控车床制造质量的同时,还可以增加摆动模态频率。在保证结构刚度基础上,尽可能减小结构材料用量,有效控制机床重心。为了可以有效提升数控车床加工精度,通过对主轴系统热态特性优化设计,有助于改善传统工艺中的缺陷和不足,提升主轴系统设计合理性,尽可能改善主轴漂移现象,将误差控制在合理范围内。
  
      (2)提升车床导轨几何精度
  
      数控机床在制造中,应该对床身导轨几何精度进一步优化,明确高精度发展目标,优化车床身底座和导轨结构设计。对于全功能数控车床,可以选择斜床身形式进行设计,通过封闭式筒形结构,这样可以减轻自重,优化制造工艺。通过筒形结构,促使数控机床在切削负荷下,提升床身抗弯强度和刚度,获得可观的几何精准度。通常情况下,需要综合考虑移动速度,尽可能选择负载能力较强的导轨,优化数控车床加工工艺。此外,在高负荷切削条件下,提升数控车床精度,可以根据实际情况来选择镶钢滑动导轨副结构。将注塑材料用螺栓安装在钢导轨上,有助于改善钢导轨和底座导轨的间隙,优化工艺中的缺陷和不足,提升导轨加工精度,为后续加工质量提供坚实保障。
  
      (3)误差补偿法误差补偿法
  
      作为一种有效的系统补偿手段,可以将数控车床零件加工误差控制在合理范围内,通过误差补偿来提升加工精度。通过现代化技术,在降低数控车床加工偏差的同时,还可以获得高质量和高精度的零件。采用半闭环伺服系统数控车床,受到反向偏差影响,车床重复定位精度误差难以得到有效控制,影响到加工零件的精度和质量。基于此,通过误差补偿法,可以将零件加工误差控制在合理范围内,实现对零件加工误差的有效补偿。就当前数控车床定位误差来看,大多数保持在0.02 mm左右,不具备补偿功能,借助对应硬件和软件,实现工具的准确定位,尽可能消除其中存在的间隙。
  
      在不影响数控车床低速单向定位的同时,有效对数控车床插补加工。而在这个过程中,对于反向问题,可以在确定间隙值的基础上插补处理,以此来满足零件加工需要。对于其他的数控车床,可以通过内置多个地址,用于数据的存储,实现轴反向间隙存储和补偿。改变车床轴运动方向,可以获取反向间隙值,有效补偿坐标位移,将偏差控制在合理范围内,提升工件加工精度,为后续的加工活动打下坚实基础。
  
      (4)误差防止法
  
      误差防止法是一种有效的预防方法,并非是对误差的治理,而是通过预防来避免误差的出现,或是将其控制在合理范围内。通过对机床的优化设计,综合分析可能出现的误差问题,尽可能将误差控制在合理范围内。诸如,根据加工需要来提升车床零部件的加工精度,对现有车床结构进一步优化,为后续的零件加工精度和刚度提供支持。此外,还可以对加工环境有效控制,优化加工工艺。但是需要注意的是,误差防止法同样存在一定的缺陷和不足,过分的提升数控车床精度,不仅会影响到产品质量,还会增加加工成本,不利于企业的长远生存和发展。
  
      4、结论
  
      综上所述,数控车床在生产加工中,还会受到环境、制造和材料等多种因素影响,如果未能有效控制车床施工偏差,将影响零件加工质量。因此,需要选择合理范围,对现有工艺进一步优化,改善其中存在的缺陷和不足,提升数控车床加工精度。
   
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