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1、（数控加工）浅论数控机 床加工精度 摘要 数控机床进给运动的精度对零件的加工精度有极大的影响本文 通过分析数控机床机械传动部件的特性,得出数控机床进给系统低速 爬行的原因,且提出提高数控机床低速进给运动的平稳性和运动精度 的措施。数控机床是按照加工程序自动加工零件,它具有加工精度高、 生产效率高、产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特点。 加工过程中,只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精度零 件的目的。但且不是每个数控操作人员都能在规定的时间内保证工 件的加工精度,提高机床效率,确保产品合格。本文总结长期以来的实 践经验,结合理论分析,从几方面提出几点粗浅见法。 关键词：数控机床
2、伺服进给机械传动加工精度 Abstract Thenumbercontrolstoolmachinetoentertohavetotheprocessingofsparepa rtsaccuracyfortheaccuracyexercisingtremendousinfluenceoriginallythetex tpassesanalyticalthenumbercontrolatoolmachinemachinetospreadaparts ofcharacteristic,getthenumbercontroltoolmachinetoenterthereasonthatcr awls
3、alongforsystemlowspeed,andputforwardtoraisenumbertocontroltool machinelowspeedtoentertosportofthemeasureofsteadyandsportaccuracy.T henumbercontrolstoolmachineisaccordingtoprocessingproceduretoauto maticallyprocessspareparts,ithastoprocessaccuracyGaoandproducesaneff iciencyGao,productqualitystability
4、,processprocessgentlegood,processafu nctionstrongetc.characteristics.Processprocessin,aslongasthechangeproc essprocedureandthencanattainthepurposeofprocessingthedifferentshape,d ifferentaccuracyspareparts.Butisnteachpiecetocontroltooperatepersonne lsallabilityatstipulateoftimeinsidepromiseprocessing
5、ofworkpieceaccuracy,r aiseatool machineefficiency,ensurethattheproductisqualified.Thistexttalliesupfulfill mentexperienceforlongtimeandcombinestheoryanalysisandputforwardfr omseveralaspectswhattimesuperficialviewpoint. Keyword:Thenumbercontrolstoolmachineservoentertospreadformachinet oprocessaccurac
6、y 目录 摘 要1 目 录3 引言4 1 速爬行产生原因5 1.1 速爬行产生原因分析5 2 提高进给运动精度采取的措施8 2.1 进给运动采取的三个措施8 2.2 减少机床热变形及其影响的措施是:9 3 工件坐标系设定对加工精度的影响10 3.1 工件坐标系时壹般应遵循如下原则:10 4 如何提高数控机床的加工精度12 4.1 反向偏差12 4.2 偏差的测定12 4.3 偏差的补偿13 4.4 何提高数控机床的精度14 4.5 定位精度14 5 工件的装夹加和加工15 5.1 按工艺规定的定位基准装夹，定位基准符合以下原则16 5.2 加工过程中的精度要求17 6 测量工具正确使用方法19
7、 6.1 常用测量工具的读数21 6.1.1千分尺的读数21 6.1.2游标卡尺读数22 结论23 致谢24 参考文献25 引言 在开环进给系统中运动精度取决于系统各组成环节,特别是机械 传动部件的精度;在闭环和半闭环进给系统中,位置检测装置的分辨力 和分辨精度对运动精度有决定性的影响,可是机械传动部件的特性对 运动精度也有壹定的影响。通常在开环进给系统中,设定的脉冲当量 为 0101 时,实际的定位精度最好的情况也只能达到 0102 在闭环系统 中,设定的脉冲当量(或称最小设定单位)壹般为 01001,实际上定位精 度只能达到 01003,当指令进给系统做单步进给(即每次移动 01001 时
8、,开始壹二个单步指令,进给部件且不动作,到第三个单步指令时才突 跳壹段距离,以后又如此重复这些现象都是因为进给系统的低速爬行 现象引起的,而低速爬行现象又决定于机械传动部件的特性。数控机 床是按照加工程序自动加工零件,它具有加工精度高、生产效率高、 产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特点。加工过程中, 只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精度零件的目的。 但且不是每个数控操作人员都能在规定的时间内保证工件的加工精 度,提高机床效率,确保产品合格。本文总结长期以来的实践经验,结合 理论分析,从以下几方面提出几点粗浅见法。 1 速度爬行产生原因 1.1 速度爬行产生原因分析 对于数控
9、机床进给系统产生爬行的原因，壹般认为是由于机床运 动部件之间润滑不好，导致机床工作台移动时静摩擦阻力增大；当 电机驱动时，工作台不能向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，把 电机的能量贮存在变形上；电动机继续驱动，贮存的能量所产的弹 性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始地这样运动， 产生了爬行的现象。 事实上这只是其中的壹个原因，产生这类故障的原因仍可能是机 械进给传动链出现了故障，也可能是进给系统电气部分出现了问题， 或者是系统参数设置不当的缘故，仍可能是机械部分和电气部分的 综合故障所造成。 图 1 机械传动机构的简化动力学模型数控机床进给系统的机械传动 机构能够简化成如图 1 所
10、示的动力学模型3图中,B 为传动部件的阻 尼系数,K 为传动刚度,为执行部件,m 为执行部件的质量设驱动件以 等速+v1 运动,经时间 t 后,从动件的位移为 x,速度为 x, 加速度S1 为动!静柔度修正系数,取为 1 将式(3)对 t 微分,得速度和加速度为 x=v11-eNXtXt-(N-A)Xt(5) 采用低摩擦系数的导轨和轴承;液压系统 中采用变量泵这样能够减少摩擦和能耗发热。 2.2.2 均衡温度场主轴箱或主轴部件用强制润滑冷却,甚至采用 制冷后的润滑油进行循环冷却;液压系统尤其是液压油泵站是壹个热 源,应放置在机床 之外,若必须放在机床上时,应采取隔热或散热措施;切削过程中发热最
11、 大,要进行强制冷却,要自动及时排屑;对于发热大的部位,应加大散热面 积或散热效果。 2.2.3 合理设计机床的结构及布局设计热传导对称的结构,如数 控卧式镗床,采用双柱对称结构时,热变形对主轴轴线变位的影响要小, 如果用立柱主轴箱悬挂的结构形式,则热变形对主轴影响要大结构设 计时,应设法使热量比较大的部位的热向热量小的部位传导或流动,使 结构部件的各部位能够均热,也是减少热变形的有效措施。 2.2.4 进行热变形补偿预测热变形的规律,建立变形的数学模型, 或测定其变形的具体数值,存入数控装置的内存中,用以进行实时补偿 校正如传动丝杠的热伸长误差,导轨平行度和平直度的热变形误差等, 都能够采用
12、软件实时补偿来消除其影响。 2.2.5 保持工艺系统的热平衡高精度的机床可安装在恒温车间, 且在使用前进行预热,使机床达到热稳定后再进行加工,这是在使用时 防止热变形影响的壹种措施。 2.2.6 控制环境温度精密数控机床壹般安装在恒温车间,其温度壹 般控制在 2e 以内。 3 工件坐标系设定对加工精度的影响 因为数控机床通过坐标控制刀具进给。每次操作完数控机床， 机台壹般不在零点位置上，当你下次操作机床的时候，如果不进行 回零操作，那你程序中的坐标系反应在机床动作的时候就会出现偏 差，即不能准确的建立机床坐标系。通过机床回零操作，确定了机 床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部
13、建立 壹个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。这样你程序中的坐标就 能够准确的在机床的运动中表现出来。其实无论是否提高机床加工 精度，数控机床回零操作都是操作数控机床必须的壹个步骤。 工件坐标系是编程人员在编写程序时,在工件上建立的坐标系,其 原点即为工件原点(也称工件零点或编程原点)。理论上是由编程人员 任意设定的,但实际上,它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及 尺寸的直观性而设定的。有个比较方便的方法,就是用夹头对刀,我们知 道夹头外径,刀具去碰了输入外径就能够,对内径时能够拿壹量块用手压在 夹头上对,同样输入夹头外径就能够了.如果有对刀器就方便多了,对刀器就 相当于壹个固定的对刀试切工
14、件,刀具碰了就记录进去位置了. 3.1 工件坐标系时壹般应遵循如下原则: 3.1.1 尽可能将工件原点选择在工艺定位基准上,这样有利于加 工精度的提高; 3.2.2 尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上,这样便于坐标 值的计算,减少错误率(当尺寸基准和工艺基准不重合时,则要考虑由基 准不重合产生的误差); 3.2.3 尽量选在精度较高的工件表面上,以提高被加工零件的加 工精度; 3.2.4 对于对称零件,应设在对称中心上,壹般零件应设在工件轮 廓某壹角上,且 Z 轴方向上原点壹般设在工件表面; 3.2.5 对于卧式加工中心最好把工件原点设在回转中心上,即设 置在工作台回转中心和 Z 轴连线的适
15、当位置上; 3.2.6 应将刀具起点和编程原点设在同壹处,这样能够简化程序, 便于计算,提高加工精度;对壹般零件,仅按上述原则确定工件坐标系,即 能保证其加工精度。但对于复杂、特殊零件,就要综合考虑各种因素 对加工精度的影响。 3.3 在立式加工中心上加工畸形工件根据畸形工件的结构特点, 往往在壹个零件上要选择俩个或俩个之上的坐标系,这时就要根据零 件的形状特征、夹紧方式及各加工部位的精度高低等因素综合考虑: 3.3.1 建立几个坐标系; 3.3.2 先加工哪个坐标系的哪个表面才能提高整个零件的加工 精度; 3.3.3 坐标系间定位尺寸的精度对各部位加工精度的影响(某些 定位基准可能不在工件上)。 3.4 在卧式
