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數控車床外圓加工的誤（wù）差分析

2021-11-5 來源：甘肅能源化工職業學院作者：李淩鵬

摘要：對外圓（yuán）數控車床在不同條件下進行（háng）加工，測量活塞的最大直徑尺寸帶下，結合（hé）車床加（jiā）工基本原理梳理了活塞加工過程中的係（xì）統工（gōng）作流程，通過實驗數據分析，結合活塞尺寸誤（wù）差（chà）變化（huà）規（guī）律（lǜ）找出（chū）影響數控車床外圓加（jiā）工的因素，旨在能夠為機床研究者提供一個可靠的數據支持，也（yě）為未來提升外（wài）圓數控車床加工指明方向。

關（guān）鍵（jiàn）詞：數控車床；外圓加工；誤差分析

在（zài）外圓數控車床使用的過程中，活塞是一個十分重要的組成構件，活塞性能優劣直接影響（xiǎng）發動機（jī）的使用性能。同時（shí），活塞的外形也會對燃油（yóu）係統的經濟性、安全性、可靠性等（děng）產生深刻的影（yǐng）響。考慮到發動機運行過程中外界多個壓力所造成的活塞變形問題，發動機活塞（sāi）現常用凹凸變橢圓型麵。本文所研究的外圓（yuán）數控（kòng）車床在（zài）使用（yòng）的過程中能夠承擔各種類型的車削加工，包（bāo）含車削（xuē）內外圓柱麵、圓（yuán）錐麵和其他（tā）回轉麵。

1、外圓（yuán）數控車床（chuáng）的加工原理

1.1 微進給刀架結構

微進給機構在加工製造的時候會（huì）涉及多個伸縮材料，在具體實施操作的時候可以通過改變（biàn）線圈電（diàn）流應用產生的磁場來調整伸（shēn）縮縫的使用（yòng）。但是，從實際操作上來看，超磁（cí）伸縮材料的反應速度比較快（kuài）、係數較（jiào）高、能量密度高，在加工操作時產生的伸縮裂縫難（nán）以滿足（zú）施工操作（zuò）的基本（běn）要求。在施工操作的時候，需要相關人員采取有效的方式來嚴格把控伸（shēn）縮裂縫、材料密度、材料精準度，從而確保伸縮材料（liào）的選擇和使用（yòng）能夠（gòu）滿足車裝（zhuāng）加工操作的需要。

1.2 車（chē）床工作原理分析（xī）

活塞橢圓度的加工（gōng）一般是通過調節電流電量來實現對係統參數（shù）的（de）控製，基於參數控製的（de）這個要（yào）求，在實施加工操作時，為了能夠確保（bǎo）加工活塞和係統（tǒng）運行要求的適應，在具體實施操作的時候，還需要采取一定（dìng）的措施來減少因為溫度過度升高所引發的伸縮縫控製不合理問題（tí）。在全麵了解材料（liào）信息後（hòu），本文選擇根據橢圓基準信號來檢查和調（diào）整（zhěng）反饋芯片（piàn）中的數據信息，在加工操作的時候，全（quán）麵地收（shōu）集整理電渦流傳感器（qì）數據信（xìn）心，在獲得兩個差值數據信息後（hòu），將這些（xiē）信息傳輸到數控操作（zuò）係統中。

2、外圓數控車床活塞（sāi）實驗誤（wù）差分析

2.1 程序參數調節控製不合理引發的問題（tí）

參數比值是設（shè）備板材和固定彈簧到達渦流傳感器檢測中心位置（c）和鋁板、彈簧板固定位置到刀尖位置的距離的（de）對比分析比值。在實驗操作的時候，如果經過測定分析後發（fā）現，通過讀鋁板以及彈簧板的固定，需要準確地檢測到傳感器距離中心位置的距離，而且也可以根據彈簧（huáng）板固（gù）定位置，分（fèn）析各項數據的比值（zhí），就會使得係統補償量變小（xiǎo）。在對實驗研究的（de）外圓數（shù）控車床研究分析後，可以確定鋁板以及彈簧（huáng）板的固定位置（zhì），當其距（jù）離為 105mm 時，鋁板（bǎn）以及彈簧板（bǎn）到尖刀的位置保持在70mm 的狀態，並得到（dào）其比值參（cān）數（shù）：1.5。需要注意的是，在（zài）結構匯總的彈簧板分析中，需要掌握其弧度問題，且比值是變動的，而非一個固定的數值，最終將比值的參數範圍設定在 1.4 ～ 1.6，隻有參數的數值被控製在這個範圍內，才能（néng）夠提升外圓數控（kòng）車床加工的（de）安全（quán）性（xìng）和穩（wěn）定（dìng）性。

2.2 溫度導致的（de）鋁（lǚ）板偏差

（1）鋁板熱（rè）變形。通過對機床刀架係統運行狀況（kuàng）的分析，在（zài）刀架安裝鋁板（bǎn）的過程中，其核心目的是降（jiàng）低（dī）鋁板運行中（zhōng）的（de）慣性應力（lì）。在（zài）機床剛（gāng）開始較（jiào）高的（de）時候，機床的（de）整（zhěng）體溫度會從室內25℃的溫度提升到35℃的狀態。

在具體實施操作的時候，受鋁板熱（rè）膨脹係數的影響，鋁板熱變形是影響活塞加工誤差的重要因素。

（2）鋁板熱變形（xíng）的影響。根據係統運行狀況，在設備操作中，由於（yú）電渦流傳感器對鋁的感應能力較低，在實際操作中，容易引起（qǐ）鐵片強度較高的問題，檢測溫度的變化範圍在 0 ～ 10℃，在將關聯係數代入指（zhǐ）定的參數（shù）後，得到電渦流初始狀態下的檢測數值，因此，在具體的設備（bèi）操作中，設備人員應該根據電渦流檢測係（xì）統的運行狀態，對（duì）鐵片的位置進行控（kòng）製及調整，以及時消除刀架在橫軸熱變中的誤差問題（tí）。需要注意的是，對於相關設備維護人員，在具體的工程操作中，需要根據鐵皮檢測麵以及傳（chuán）感器斷麵的平行度等，確定各個係統的（de）協調參（cān）數（shù），以避免鋁板熱變對係統運（yùn）行造成的影響（xiǎng）。

2.3 數控車刀安（ān）裝高度的影響

（1）數控（kòng）車刀安裝位置的影響。

通過（guò）對數控車（chē）刀安裝方案的分析，若出現高度不同的（de）問題，會降低係統的切削性能，也就是說，在具體的刀具安裝以及操（cāo）作（zuò）的過程中，當遇到刀尖高於中心麵的問題，會（huì）在刀具工作（zuò）麵（miàn）上形成夾角，導致刀具工作之（zhī）前的夾角（jiǎo）偏差比較大。在具（jù）體操作時可（kě）以發現，工作前角在不斷變大的時候，就（jiù）會減少切削層的變形，最終在（zài）使用操（cāo）作（zuò）的（de）時候，會減（jiǎn）少整個機床運行管理的消耗，和減少這些消耗伴隨出（chū）現的切削溫度（dù）的降低。在實施操作的時候為了能夠解決以上問題，需要操作人員采取（qǔ）恰當的方式提升加工產品加工質量。在具體操作的時候，若刀具安裝相對較高，會影響後續工件（jiàn）的生產，而且也無法提高零件的生產效（xiào）率，降低各個（gè）設備流程的操作價值，嚴重（chóng）的會出現刀具崩裂的問題。因此（cǐ），在具體的設備粗加工（gōng）中，應（yīng）保證刀頭切（qiē）割的輕度，通過刀具安裝高於中心位置的問題分析，增強各個工序施工的穩定性，由此在確保（bǎo）刀（dāo）具強度的同時，還能為切削操作（zuò）的開展提供重要支持。而且，在精加工操作的過程中（zhōng），通常會（huì）選擇後角施工方法，將刀具安裝在比較高的（de）位（wèi）置，避免刀麵（miàn）及工件不對稱問題的出現，以增強工件表麵的施工質量。

（2）刀具安裝高度對刀具加工精準度的影響。

第一，尺寸誤差的分析。數控車床在不使用刀儀的（de）時候一般會（huì）采用試切對刀方式，在（zài）試切操作（zuò）後（hòu）測量出數值對刀基準圓直（zhí）徑的影響。試切（qiē）後測量出對刀基準圓直徑的影響，輸（shū）入係統會自動（dòng）用刀具當（dāng）前橫軸（zhóu）機械坐標剪去試（shì）驗切除的（de）外圓直徑大小，由此會得到（dào）工件坐（zuò）標係橫軸原點的位置。車刀安裝高矮、尺（chǐ）寸大小對刀基準誤差（chà）的影響具體如表 1 所示。

表 1 車刀安裝高矮、尺寸大小對（duì）刀基準誤差的影響

第二，在形狀誤（wù）差檢測的過程中，項目（mù）操作人員需要仔細分析錐度以及圓弧麵的操（cāo）作狀況，通過（guò）高（gāo）度安裝以及高度的調節等，確定具體的（de）工件加工方案，以避免（miǎn）加工工（gōng）序不合理對施工工序造成的影響。例如，在進行圓錐加工中，相關人員應該將半徑作為基本的編程參數，按照 x=az+c 方程式進行圓錐加工，以增強各個參（cān）數的精準性。整個過程（chéng）中需要注意（yì）的是，當道具的安裝高度過高時，圓錐工件（jiàn）的加工程序會出現雙曲輪（lún）廓的狀（zhuàng）態，導致兩條線會變成一個直線。而且，在車削（xuē）外圓（yuán）錐工件設計中，其形狀的標準（zhǔn）性與（yǔ）過切或欠切存在關聯，因此，在工件參數設定中，一定要認識到刀的基準尺寸對圓錐（zhuī）形狀造成（chéng）的影響，避免誤差（chà）增大（dà）問題的出現。小（xiǎo）端欠（qiàn）切（qiē），越朝著小端的方向發展，由此產生的誤差也會增大。

第三，切削直徑向力帶來的加工誤差。結構中的（de）刀尖位移量和彈簧板的變（biàn）形量之間（jiān）存在密切的關聯，其中，彈簧板變形量（liàng）又深受切削向力的影響。考慮到整個係統是在加（jiā）工之前完成補償的（de），因此，切削向（xiàng）力是分析加（jiā）工誤差（chà）的一個重要因素。在具體實（shí）施操（cāo）作的時候，由於活塞要（yào）求的誤差範圍為 20um，由撓度公（gōng）式可以推導出向力波動的範圍在 ±1.5N 左右。

3、結（jié）語

綜上（shàng）所述，車刀安裝位（wèi）置一般比較高（gāo），由此得（dé）到的切削力也會降（jiàng）低，在具體應用（yòng）操作的過程中，會（huì）產生（shēng）一定的尺寸誤差和形狀（zhuàng）誤差，由此影響了零件的加工質量。為（wéi）此，在進行（háng）零件加（jiā）工（gōng）操作的時候，需要確保車刀對準工件的加（jiā）工中心，通過選擇適合的刀具和加工工藝參數來提升切削性能。在安裝（zhuāng）操（cāo）作（zuò）的時候如果無（wú）法規避（bì）偏差則需要（yào）使對刀基（jī）準尺寸和被加工的尺寸大小相適應。在具體（tǐ）操作的時候，對於連續加工的階梯軸則是要選擇軸的大端尺寸對刀基準尺寸。活塞尺寸誤（wù）差的計算和分析會受到程（chéng）序參（cān）數設定的影響，

在具體實施（shī）操（cāo）作的時候，如果參數設定（dìng）不夠合理就會使得活塞在使用的時候出（chū）現比較大規模的誤差，導（dǎo）致刀架的徑向力發（fā）生變化，從而影響彈簧板的彈性變形量。在具體加工操（cāo）作（zuò）處（chù）理（lǐ）的時候，需要相關人（rén）員能夠（gòu）結合實際情況做到具體問題具（jù）體分析（xī）。

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