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如何保证高数控车床的加工精度和表面质量

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如何保证高数控车床的加工精度和表面质量
来源: 互联网     年 11 月 19 日      有0位网友发表评论
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【3D动力网】在市场竞争激烈的情况下, 数控车床的应用越来越广泛。为合理地发挥数控车床的加工特点, 保证加工质量, 如何保证和提高数控车床的加工质量是十分重要的。
　　式中:△a-由刀尖圆弧半径引起的轴向尺寸变化量:
　　△a=b-a=r
　　b-零件轴向尺寸, a-实际轴向位移量, r-刀尖圆弧半径。
　　因此加工图1和图2零件时, 根据图I和图2零件图的形状, 粗加工外轮廓可选用刀尖圆弧半径10.8的D型可转位车刀刀片, 精加工外轮廓可选用刀尖圆弧半径r=0.4的D型可转位车刀刀片, 并使用刀尖圆弧半径补偿。在NEIJING-FANUCOiMate-TCCAK6136V/750型数控车床加工外轮廓时, 用G42且在相应的刀位号输人刀尖圆弧半径。以减少刀尖圆弧半径带来的加工误差, 从而保证和提高加工质量。
　　2.3切削用量的合量选用
　　数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量a。, 主轴转速S或切削速度v( 用于恒线速度切削) , 进给速度或进给量f。切削用量的选择原则是:粗车时要首先考虑选择尽可能大的背吃刀量。其次选择较大的进给量f, 最后确定一个合适的切削速度。精车时应选用较小( 但不能太小) 的背吃刀量a。和进给量f, 同时依据刀具参数尽可能提高切削速度, 以保证加工质量, 提高生产率。
　　2.4切削液的合理选择
　　切削液的主要作用是:冷却和润滑。车削中常见的切削液是乳化液, 数控车床能够选用10号或20号机油为切削液;当有足够流量的切削液能完全冷却硬质合金刀具时, 在车削钢等塑性材料时, 以加冷却液为好;车铸铁、 黄铜、 青铜等脆性材料时, 一般不加切削液, 因为崩碎切屑与切削液混在一起容易阻塞机床拖板的运动;用高速钢刀具切削钢等塑性金属时, 要加切削液。例如加工图1和图2零件时, 由于图1和图2零件材料是45#钢, 因此选用的切削液是乳化液。
　　2.5工件装夹方法的合理选择
　　数控车床上装夹工件的方法与一般车床基本一样。如合理选择定位基准和夹紧方式, 注意减少装夹次数, 尽量采用组合夹具等。除一般轴类零件用三爪自定心卡盘直接装夹外, 对于一些特殊零件, 必须合理选择装夹方法, 否则对零件的加工质量将带来负面影响, 不能发挥数控车床高精度加工的优越性。例如:细长轴零件在车削时, 由于工件散热条件差, 温升高, 轴向因热变形造成较大的伸长量, 如果用”一夹一顶”方法装夹, 尾座顶尖就不能用固定顶尖( 固然其定位精度高) , 否则细长轴易产生弯曲变形, 科学合理的装夹方法是改用弹性活动顶尖顶轴的右端, 而且卡爪部位用钢丝过渡夹紧。车薄壁工件时为了防止径同夹紧力引起工件变形, 能够采用轴向夹紧、 开口环过渡夹紧或用软爪夹紧的方法, 另外能够在一端预先留较厚的工艺凸缘用来装夹, 待套筒加工完毕后再切除工艺凸缘。例如, 加工图1配件右端时, 用三爪自定心卡盘装夹工件左端, 考虑左端夹位较短, 且工件直径较大, 因此采用”一夹一顶”方法装夹。
　　3、 必须正确地进行加工程序编制, 以提高数控车床加工质量
　　3.1数控车削加工程序编制的特点
　　数控车床主要用于轴类和盘类等回转体零件的加工。无论何种车庄何种数控系统, 它们均有共同的编程特点在中国, 当前使用较多的是中小规格的两坐标连续控制数控车床。
　　( 1) 在一个程序中.能够采用绝对编程、 相对编程或混合编程。
　　( 2) X坐标轴方向采用直径编程, 即程序中X坐标以直径值表示。
　　( 3) 为提高工件的径向尺寸精度, X方向的脉冲当量取Z向的一半。
　　( 4) 数控车削系统备有不同形式的固定循环指令, 可进行多次重复循环切削, 以适用于加工余量较大的棒料或锻料加工。
　　( 5) 由于实际车削使用的刀具刀尖是一个半径不大的圆弧, 而在编程时则认为刀尖为一个点, 因此为提高加工精度, 需利用G40,G41、 G42指令进行刀具半径补偿。
　　3.2数控车削加工编程的方法
　　数控车削加工编程的方法有两种方法:手工编程和自动编程。
　　3.2.1手工编程:指由人工完成, 一般适用于形状相对简单的工件。
　　( 1) 最短的空行程路线:合理设置起刀点和安排回零路线均可缩短空行程路线。
　　( 2) 最短的切削进给路线:合理选用循环指令, 可缩短切削进给路线。
　　( 3) 零件轮廓的最后连续切削进给路线:零件精车时, 其轮廓的最后一刀应连续加工而成, 尽量不要在连续的轮廓加工中安排切人、 切出、 换刀及停顿, 以缩短进给路线。
　　( 4) 数值计算
　　合理确定工件坐标系会使数值计算简单。一般数控车床的工件坐标系建立在工件外端面中心, 内端面中心或卡盘中心。
　　3.2.2自动编程:当工件形状复杂, 计算繁琐时就需采用自动编程, 以提高工作效率, 保证程序质量。自动编程是指编程的大部分或全部工作量都是由计算机自动完成的一种编程方法。自动编程的方法很多, 如采用CAXA编程等。随着计算机和编程软件的发展, 自动编程的应用越来越广泛。
　　4、 必须掌握数控车床的操作技能, 以提高加工质量
　　4.1操作者必须在完全熟悉设备并按操作说明书进行操作
　　由于数控车床的型号和系统不同, 其配置上的会有差异, 系统代码和格式及操作和控制面板的布局也各不相同。
　　因此要完全熟悉数控车床的操作面板、 控制面板、 按数控机床《安全操作规程》和《操作说明书》进行加工才能保证加工质量。
　　4.2掌握装刀与对刀技术
　　装刀与对刀是数控机床加工中及其重要并十分棘手的一项基本工作。装刀与对刀的好与差, 将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。只有掌握好装刀与对刀技术才能保证加工质量。对刀一般分为手工对刀和自动对刀两大类。当前, 绝大多数的数控机床采用手工对刀, 常见的是试切对刀法。它能够得到较准确和可靠的结果。
　　4.3巧妙运用数控车床的数控系统的刀具补偿
　　因为存在对刀时误差和加工时刀具磨损, 因此能够利用刀具补偿用能来保证加工质量。例如, 加工图2零件右端时, 在加工前可在刀补的相应刀补号位置输人0.8mm, 等加工后根据测量尺寸再调整刀补值。然后再进行精加工就能够保证零件的加工精度。
　　4.4利用数控车床的仿真系统来检查程序
　　程序在机床面板输入后必须先仿真, 让加工程序在CRT上模拟加工显示加工轨迹, 看机床( 刀具) 的运动及模拟加工出的工件形状是否正确。经过程序仿真, 能够检查程序是否正确合理, 避免因程序错误而造成事故, 从而减少设备和刀具的损耗, 确保人身安全, 保证加工质量。
　　5、 结束语
　　总之, 要保证数控车床的加工质量, 充分发挥数控车的高精度、 高速度等优势。必须考虑合理的工艺因素、 正确地进行数控车床的加工程序编制和掌握数控车床的操作技能, 并进行全过程控制。惟此, 才能充分发挥数控车的高精度、 高速度等优势。
如何提高数控机床的精度 - 李鑫林百度空间
-06-14 12:25
如何提高数控机床的精度
李鑫林百度空间
来源: 百度空间
摘要:

随着中国经济的飞速成长, 数控机床作为新一代劳动母机, 在机械制造中已得到广泛的应用, 精密加工技术的迅速成长和零件加工精度的连续提高, 对数控机床的精度也提出了更高的要求。尽管用户在选购数控机床时, 都十分看重机床的位置精度, 特别是各轴的定位精度和重双定位精度。可是这些使用中的数控机床精度到底如何呢? 大量统计资料证明: 65.7%以上的新机床, 安置时都不相符其技术指标; 90%使用中的数控机床处于失准劳动状态。因此, 对机床劳动状态进行监控和对机床精度进行经常的测试是非常须要的, 以便及时发觉和解决问题, 提高零件加工精度。
当前数控机床位置精度的检验一般接纳国际准则 ISO230-2或国家准则GB10931-89等。同一台机床, 由于接纳的准则差别, 所得到的位置精度也不相同, 因此在选择数控机床的精度指标时, 也要注意它所接纳的准则。数控机床的位置准则一般指各数控轴的反向偏差和定位精度。对付这二者的测定和赔偿是提高加工精度的须要途径。
一、 反向偏差
在数控机床上, 由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电动机、 伺服液压马达和步进电动机等)的反向死区、 各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在, 造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差, 一般也称反向间隙或失动量。对付接纳半闭环伺服系统的数控机床, 反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重双定位精度, 从而影响产品的加工精度。如在G01切削运动时, 反向偏差会影响插补运动的精度, 若偏差过大就会造成”圆不敷圆, 方不敷方”的情形; 而在G00快速定位运动中, 反向偏差影响机床的定位精度, 使得钻孔、 镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时, 随着设备投入运行时间的增长, 反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加, 因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和赔偿。
1. 反向偏差的测定
反向偏差的测定要领: 在所丈量坐标轴的行程内, 预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准, 再在同一偏向赐与一定移动指令值, 使之移动一段距离, 然后再往相反偏向移动相同的距离, 丈量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两真个三个位置分别进行多次测定(一般为七次), 求出各个位置上的平均值, 以所得平均值中的最大值为反向偏差丈量值。在丈量时一定要先移动一段距离, 不然不克得到正确的反向偏差值。
丈量直线运动轴的反向偏差时, 丈量东西一般采有千分表或百分表, 若条件允许, 可使用双频激光干涉干涉仪进行丈量。卖接纳千分表或百分表进行丈量时, 需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长, 因为丈量时由于悬臂较长, 表座易受力移动, 造成计数禁绝, 赔偿值也就不真实了。若接纳编程法实现丈量, 则能使丈量过程变得更便捷更精确。
例如, 在三坐标立式机床上丈量X轴的反向偏差, 可先将表压住主轴的圆柱外貌, 然后运行如下步骤进行丈量:
N10 G91 G01 X50 F1000; 劳动台右移
N20 X－50; 劳动台左移, 消除传动间隙
N30 G04 X5; 暂停以便观察
N40 Z50; Z轴抬高让开
N50 X-50: 劳动台左移
N60 X50: 劳动台右移双位
N70 Z-50: Z轴双位
N80 G04 X5: 暂停以便观察
N90 M99;
需要注意的是, 在劳动台差别的运行速度下所测出的结果会有所差别。一般情况下, 低速的测出值要比高速的大, 特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时劳动台运动速度较低, 不易产生过冲超程(相对”反向间隙”), 因此测出值较大; 在高速时, 由于劳动台速度较高, 容易产生过冲超程, 测得值偏小。
回转运动轴反向偏差量的丈量要领与直线轴相同, 只是用于检测的仪器差别罢了。
2. 反向偏差的赔偿
国产数控机床, 定位精度有不少>0.02mm, 但没有赔偿效用。对这类机床, 在某些场地下, 可用编程法实现单向定位, 清除反向间隙, 在机械局部稳定的情况下, 只要低速单向定位到达插补起始点, 然后再开始插补加工。插补进给中遇反向时, 给反向间隙值再正式插补, 即可提高插补加工的精度, 基本上能够包管零件的雄差要求。
对付其它类另外数控机床, 一般数控装置内存中设有若干个地点,专供存储各轴的反向间隙值。卖机床的某个轴被指令转变运动偏向时, 数控装置会自动读取该轴的反向间隙值, 对坐标位移指令值进行赔偿、 修正, 使机床准确地定位在指令位置上, 消除或减小反向偏差对机床精度的倒霉影响。
一般数控系统只有简单的反向间隙赔偿值可供使用, 为了兼顾高、 低速的运动精度, 除了要在机械上做得更好以外, 只能将在快速运动时测得的反向偏差值作为赔偿值输入, 因此难以做到平衡、 兼顾快速定位精度和切削时的插补精度。
对付FANUC0i、 FANUC18i等数控系统, 有用于快速运动(G00)和低速切削进给运动(G01)的两种反向间隙赔偿可供选用。凭据进给方法的差别, 数控系统自动选择使用差别的赔偿值, 完成较高精度的加工。
将G01 切削进给运动测得的反向间隙值A 输入参数NO11851(G01的测试速度可凭据常见的切削进给速度及机床特性来决定), 将G00测得的反向间隙值B 输入参数NO11852。需要注意的是, 若要数控系统执行分别指定的反向间隙赔偿, 应将参数号码1800的第四位(RBK)设定为1; 若RBK设定为0, 则不执行分别指定的反向间隙赔偿。G02、 G03、 JOG与G01使用相同的赔偿值。
二、 定位精度
数控机床的定位精度是指所丈量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能到达的位置精度, 是数控机床有别于普通机床的一项重要精度, 它与机床的几何精度配合对机床切削精度孕育产生重要的影响, 特别对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。一台数控机床能够从它所能到达的定位精度判出它的加工精度, 因此对数控机床的定位精度进行检测和赔偿是包管加工质量的须要途径。
1. 定位精度的测定
当前多接纳双频激光干涉干涉仪对机床检测和处理剖析, 利用激光干涉干涉丈量原理, 以激光实时波长为丈量基准, 因此提高了测试精度及增强了适用范畴。检测要领如下:
a. 安置双频激光干涉干涉仪;
b. 在需要丈量的机床坐标轴偏向上安置光学丈量装置;
c. 调解激光头, 使丈量轴线与机床移动轴线共线或平行, 即将光路预调准直;
d. 待激光预热后输入丈量参数;
e. 按规定的丈量步骤运动机床进行丈量;
f. 数据处理及结果输出。
2. 定位精度的赔偿
若测得数控机床的定位误差超过误差允许范畴, 则务必对机床进行误差赔偿。常见要领是计算出螺距误差赔偿表, 手动输入机床CNC系统, 从而消除定位误差, 由于数控机床三轴或四轴赔偿点可能有几百上千点, 因此手动赔偿需要花费较多时间, 而且容易堕落。
现在经过RS232接口将计算机与机床CNC控制器联接起来, 用VB编写的自动校准软件控制激光干涉干涉仪与数控机床同步劳动, 实现对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差赔偿, 其赔偿要领如下:
a. 备份CNC控制系统中的已有赔偿参数;
b. 由计算机孕育产生进行逐点定位精度丈量的机床CNC步骤, 并传送给CNC系统;
c. 自动丈量各点的定位误差;
d. 凭据指定的赔偿点孕育产生一组新的赔偿参数, 并传送给CNC系统, 螺距自动赔偿完成;
e. 重双c.进行精度验证。
凭据数控机床各轴的精度状况, 利用螺距误差自动赔偿效用和反向间隙赔偿效用, 合理地选择分派各轴赔偿点, 使数控机床到达最佳精度状态, 并大大提高了检测机床定位精度的效率。
定位精度是数控机床的一个重要指标。尽管在用户购选时能够尽量挑选精度高误差小的机床, 可是随着设备投入使用时间越长, 设备磨损越厉害, 造成机床的定位误差越来越大, 这对加工和生产的零件有着致命的影响。接纳以上要领对机床各坐标轴的反向偏差、 定位精度进行准确丈量和赔偿, 能够很好地减小或消除反向偏差对机床精度的倒霉影响, 提高机床的定位精度, 使机床处于最佳精度状态, 从而包管零件的加工质量。