[摘要(yào)] 論(lùn)述加工中心機(jī)床(chuáng)精度的分類,及影響加(jiā)工中心機床精度的因素。
加工中心精度可(kě)分為幾何精度,定位(wèi)精(jīng)度和切削精度。對點位控製的加工零件(jiàn)中如(rú)鑽孔,鏜孔,銑平麵等(děng)等,最能反映機(jī)床精度特征項目(mù)是:軸線定位精度和(hé)軸線重複定位精度。它包涵了係(xì)統位置偏差和軸線的反向差值的分(fèn)量,反映了該機床(chuáng)各運動(dòng)部(bù)件的綜合精(jīng)度。
一、論述內容
對定位(wèi)精度這一指標(biāo)的定義、測量方法、數據處(chù)理各國也不盡相同,目前市場上機床(chuáng)生產(chǎn)廠家(jiā)采用的標(biāo)準主要有德國(VD)I 、日(rì)本(JIS)、國際標準(zhǔn)化組織(ISO)、我國標(biāo)準(GB)。在這些(xiē)標準中規定最低的是日本標準,因為它的(de)測量方法是對若幹個目標位置每個隻(zhī)做一(yī)次(cì)定位測試,取任意兩個位置上定位誤差的最大值1/2,附上±號做為定位精度。所以用(yòng)它的測量方法測出(chū)的定位精度往往比其它標準測出的相差一倍以上。而我們在測量時一般(bān)都用激光測距儀,采用了誤差(chà)統計規律數據處理方法。1998 年以來我國(guó)國標開(kāi)始試行新(xīn)標準4S (定位標準不確定度,以前術語稱“標準偏差”),這種算法反映了95%左右定位點(diǎn)的範圍。這些標準裏,日本JIS 標準規定精度是最鬆的,而德國VDI 標(biāo)準是最高的。
激光測距儀是現在數控(kòng)機(jī)床一(yī)種測量工具,一般用於測量定位精度。高精度激光測距(jù)補償,球杆儀循圓度伺服優化處(chù)理,使各主軸定位精度更加準(zhǔn)確,更適合加工高精度零件。操作者首先編製一(yī)個測量程序,使數控機(jī)床的運動部件往複多次運動(dòng),係統應用軟件與激光測距儀相連(lián),並能處理各個定位點的檢測(cè)結果,在計算器顯示屏上繪製出定位精度曲線,實際上就是把(bǎ)一連串定位點的定位誤差(chà)依次(cì)呈現路線並購成全程定(dìng)位精度範圍。
通過激光測距儀給定的機床定位精度數據我們可估計出(chū)機床加工時可能達到的精度,例如在X 軸上某兩個孔的孔距精度約為X 軸(zhóu)在該段移動定位誤差的1~2 倍。一般來說達到(dào)加工工件的孔距精度是沒有問題的,製約加工(gōng)中心的定位誤差值有許多方麵,比如絲杠螺母(mǔ)的咬合,設備工藝的製定,刀具工(gōng)具的選擇等等。機(jī)床的定位精度要(yào)與該機床的幾(jǐ)何精度相匹配,無論是高速移動或是(shì)輕重負荷切削都可以達到較高的定(dìng)位精度。
定位精(jīng)度要(yào)求較高的機床必須注意它的進給伺服係(xì)統(tǒng)位置反饋(kuì)采用閉環(huán)方式還是半閉環(huán)方式。半閉環控製(zhì)方式間接測量方便可靠,無長度限製,但采用半閉環伺服驅動方式(shì)的(de)精度穩定性要受到隨機誤差的影響(xiǎng),例(lì)如傳動鏈中滾(gǔn)珠絲杠因工作溫度(dù)變化使絲杠伸(shēn)長,對工(gōng)作台實際定位位置造成漂移影響等。所以在半閉環控製方式下,在一些要求高精度中小型加工中心機床上,通過采用直線滾動導軌,絲杠(gàng)兩端加預拉伸,提高傳動係統的(de)傳動剛度;提高絲杠製造精度(dù),絲(sī)杠中心連接恒溫油冷卻等措施,也能得到很好的效果(guǒ)。目前數控係(xì)統軟件(jiàn)都有豐(fēng)富(fù)的誤(wù)差補償功能,能對進給傳動鏈上(shàng)各環節係統誤差進行(háng)穩定的補償,在半閉環係統中(zhōng)也(yě)能取得較好的定位精度。但數(shù)控係統(tǒng)中的誤差補償功能(néng)不可能補償隨(suí)機誤差,例如(rú)傳動鏈各環節(jiē)的間(jiān)隙、彈性變形和接觸剛度等變化(huà)因素,這時可采用閉環伺服(fú)驅動方式來獲得高定位精度。
在兩軸或三軸聯(lián)動加(jiā)工零件時,數控進給係統的速度誤差特性和加速度誤(wù)差特性又會引起結(jié)果是係統增益小使拐角處帶圓(yuán)弧(hú),係統增益大出(chū)現超程現(xiàn)象。所以輪廓曲麵控製的加工零件中,反映靜態的位置精度下降為次要矛盾,跟蹤誤差這時又上升為主要矛盾,在曲麵加工中,在很微(wēi)小的行程中,機(jī)床要從(cóng)零速到(dào)加速,完後又減速,最後到零的過程(chéng),這些都要在(zài)一個程序段裏完成,並且都要在一(yī)個很短的時間內完成,完成後又要(yào)進行下一個程序段的加工,它的動作過程,就如汽車起動停止又起動又停止,這樣一(yī)個過程,每一個程序段的行程又很短,所以要求驅動軸的(de)調速係統在很寬的範圍內,有著更為優良的(de)穩態和動態品質,對數控係統(tǒng)的高(gāo)速加工性能提出了更高的要求,所以這時動態誤差也叫跟蹤誤差,便成了影(yǐng)響機床加工精度的主要矛(máo)盾。
當然(rán)如果想要動態特性要好,靜態精度首先要好,尤其是機床反向差值要小為前提。因為(wéi)在微小的距離內走差補NC代碼段定(dìng)義的位移僅0.025~0.25mm,如(rú)此密集的點在高速加(jiā)工時出(chū)現過切和殘留的可能性極大。如果機床以個程序段,有時(shí)就會被反(fǎn)向差值吃掉,這時(shí)曲麵誤差就會顯(xiǎn)現出來(lái)。曲麵加(jiā)工,不但要看位置精度,更主要的是看動態(tài)精度即動態特性,隻有動(dòng)態特性好(hǎo),跟蹤誤差才小(xiǎo)。才能使加(jiā)工的模(mó)具表麵更光滑。為此,高速機床進給係統必須實現高的加減速(sù)度性能,同(tóng)時盡量提高伺服剛度和減小慣(guàn)性。
在複雜的零件加工中,很多高(gāo)於(yú)5m/min 的進給速度工作,要在小於0.25mm的距離內從加工速度減速到停止幾乎是不(bú)可能的。如果機床的數控係統不通過待加工軌跡監控並做(zuò)好充分準備,過切和殘留現象就不可避免。為了在高速加工(gōng)複雜(zá)零件時獲得高精度,許多(duō)CNC 係統采(cǎi)用精簡指令集係統,簡稱RISC。全數字式AC 伺服係統,軟件功(gōng)能豐富,功能強大,數控係統可配置第(dì)四軸接口,工件/ 刀具測量接口,標準RS-232 接口。這種係統以FANUC16,西門子840 代表(biǎo),它可以計算係(xì)統參數產(chǎn)生的預期(qī)誤(wù)差,並根據實際需要(yào)進行修正,從而使實際軌跡精確(què)地(dì)跟蹤編程,消除(chú)跟(gēn)蹤誤(wù)差。RISC 還具有控(kòng)製加減、優化(huà)執行程序等功(gōng)能。
二、結(jié)論
綜上所述,點位控製係統的工件加工主要看機床的單軸的定位精度和重複定位精度(dù),即靜態精度,以保(bǎo)證孔距精(jīng)度。圓柱麵的加工,雙軸(zhóu)和(hé)三軸聯動加工則(zé)要求伺服跟隨運動特性和數(shù)控係統插補功能指標,以保證圓(yuán)柱精度。對複雜的模具高速加工則要求跟蹤誤差要小(xiǎo),對(duì)數控係統則要求有RISC 功能,即動態精度(dù)。把數控係統開發出的更新技術更好地(dì)應用到機床當中,從而實現(xiàn)機床(chuáng)的高(gāo)精(jīng)度,獲得(dé)更穩定的加工性能。
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