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数控机床加工精度的影响因素及其控制措施
May 7, 2021  来源:焦作技师学院   作者:张 伟

       摘 要:数控机床以其生产效率高、加工精度高、操作简单等特点,已经成为制造领域内的核心加工设备,但是很多因素会影响其加工精度,极易导致零部件精度不合格。 分析影响数控机床加工精度的原因,提出控制措施,以促进数控机床加工精度的有效提升。
  
      关键词:数控机床;加工精度;影响因素;控制措施

      随着科学技术的高速发展和进步, 以及人们对于机械加工零部件的效率、精度要求的逐步提高,数控机床加工技术得到了很大的提升。 数控加工技术被广泛使用到各个领域, 可以按照规定的要求完成零部件的加工与生产, 对于现代社会的发展有着极为重要的作用。但是从实际情况分析,依然有些因素会给精度造成不利的影响,所以要综合分析这些因素, 提高加工精度,促进数控机床加工技术的全面提升。

      1 、数控编程对机床加工精度的影响及控制措施
   
      1.1 编程原点的选择对加工精度的影响和控制措施
  
      数控机床加工开始前, 应该先进行编程方案的确定。 首先要分析编程原点,然后才能进行程序编写。 一般情况下, 编程坐标系的确定应由作业人员按照加工零件特点、图纸等方面综合分析,原点的确定会给整个加工零件的精度造成比较大的影响。 在具体的加工环节, 编程坐标系中应该综合考虑其编程基准、 设计基准、工艺基准等方面,实现各个基准设定的统一性,从而可以将尺寸误差降到最低的范围, 以保证零件上的所有尺寸误差都在设计要求的范围内, 不存在超差的问题,也不会影响正常使用。 在具体操作中,应该根据下面几点来进行。
  
      (1)编程原点要和图纸内的设计基准重合 ,在零部件的设计图纸确定环节, 应该结合实际需要来明确具体的设计基准原则, 同时还应该按照工艺基准来完成各项加工作业,促进加工零件精度的提升。
      (2)在各个技术参数计算环节,应该达到简洁性的标准,同时要防止出现不必要的尺寸链计算,尽量避免出现加工误差。
      (3)编程坐标系确定也是极为重要的工作 ,应该在保证加工精度符合标准的基础条件之下来进行确定,以确保整体加工尺寸合格,精度达到规定要求。
  
      1.2 编程过程中的数据处理对精度的影响和控制措施
  
      数控加工程序编写环节, 应该按照要求合理地进行数据分析和处理, 同时应该分析和了解加工零部件的外部轮廓可能给加工精度造成的影响, 最为重要的一项工作就是要进行未知编程节点和尺寸公差的计算和分析,以更好地保证其尺寸数据精度符合标准

     (1)数控机床设备是主要的加工设备形式,需按照要求选择最佳的零部件轮廓的形式和尺寸, 且做好具体的节点坐标系分析和确定, 并且很多条件下都是采用人工计算的方式。 一般来说, 人工和计算机在计算中,其误差会达到 0.01~0.03 mm,因此,可以通过下述方式来进行精确度的计算和分析:首先,人工计算中应该做好各个数据的计算工作, 中间数据必须按照小数点后保留四位方式来确定;如果是计算机计算,则全部数据都要保留,以确保最终计算结果准确。 

     其次,编程环节的尺寸调节应该按照机床的脉冲当量来进行,这个数据用来控制系统的控制,在发射出脉冲后,机床就会自动进行必要的移动, 这是机床在操作和运动中所产生的最小单位, 比如某机床 的脉冲当量 为 0.001mm,那么在进行计算时小数点后面至少应该保留三位以上。

     (2) 在零部件的不同位置上所存在的尺寸公差不对称或者不相同的条件下, 可以选择使用人工方式来进行编程尺寸的计算确定。在加工环节,如果选择使用相同刀具来进行加工, 那么应该结合具体的公差中间数值来做好编程方案的确定, 给误差的处理预留必要的空间,从而可以促进加工精度的提升。在编程尺寸公差符合对称的要求下, 通常应根据需要来实施公差尺寸编程处理,这样可以避免存在过大的计算量,以提高数据的精确度。

      2 、数控机床系统误差对加工精度的影响和控制措施
  
      2.1 螺距误差和补偿
  
      误差补偿就是在数控机床加工环节, 对某个特定轴按照位置的运动,做好各个部分的记录工作,结合具体测量、记录的参数来展开深入的对比和分析。实际操作环节中,根据需要在轴上选择符合要求的测量点,按照要求实施必要的数据测量工作, 并且将各项数据都传输到系统内,通过数据处理,然后进行误差的消除工作。
  
     这种方式下的测量点是比较多的,螺距误差补偿技术应用效果是非常明显的。为了能够达到加工精度标准,应注意以下几点:
  
     ①数控机床如果复位的数据精度很差, 该技术就无法有效地实施到位; ②该技术的应用是通过数控机床坐标系分析来进行的; ③参考点是影响数控机床加工精度的重要因素,应该合理确定,确保其参考点的误差控制在合理的范围内,不超出规定要求。
  
      2.2 反向间隙误差和补偿
  
      数控机床在加工过程中, 传动链在运行中容易出现间隙, 这是无法避免的。 而这其中如果存在反向间隙,就会造成机床的反向运动,在伺服电机运转的情况下机床却没有发生任何的运动, 床加工中就会出现误差或震荡等情况。 因此,数控机床加工设计环节,应该综合分析反向间隙的影响, 不管选择哪一种改进措施,都应该防止这一间隙的存在。
  
      如果数控机床是半闭环的结构形式,结合上述所采用的误差补偿技术,然后对各个方面的反向间隙做好记录和分析, 可以把所有的数据全部都计入到系统中, 能够更好地实现反向运动补偿, 也就能够消除这些误差。 而对于全闭环的机床来说, 反向间隙补偿能够通过各种参数的设计来实施,提升数控机床加工精度。

       3 、结语
  
      数控机床在实际操作中影响加工精度的原因有很多,有些是无法避免的,限于篇幅,所介绍的影响因素相对较少,其他诸如工艺设计质量、刀具的质量、作业人员专业素质、外部环境等, 都会产生一定程度的影响。 因此,在数控机床加工环节,应该综合考虑多种影响因素, 然后规避这些因素, 同时采取有效的控制措施,以促进数控机床加工精度的提升,防止存在过大误差,给机械制造领域的发展提供良好的基础条件。
 
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