數(shù)控車床加工過程中,影響因素較為多樣,而伺服控制方法和精度高低,將在很大程度上影響數(shù)控車床加工精度,為后續(xù)的零件加工埋下安全隱患。就數(shù)控車床加工精度來看,影響因素主要包括以下幾個方面:①車床幾何誤差;②車刀幾何參數(shù)誤差;③車床熱變形誤差;④伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差;⑤刀具磨損誤差。
就這些車床加工精度影響因素來看,伺服進(jìn)給系統(tǒng)誤差和車刀幾何參數(shù)誤差是常見的因素,在一定程度上影響著部件的加工質(zhì)量。當(dāng)前我國的數(shù)控車床加工中,主要是通過伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠來控制加工位置,而滾珠絲杠的傳動誤差,則是影響數(shù)控車床定位精度的主要因素之一??v觀當(dāng)前我國的數(shù)控車床現(xiàn)狀,主要是以閉環(huán)控制系統(tǒng)為主。在實際作業(yè)中,如果伺服電機絲杠反方向運動,不僅會影響到零件加工精度,還會由于空隙的出現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)控車床空轉(zhuǎn),而這種誤差很難避免[3]。受到外部作用力的影響,運動部件可能出現(xiàn)彈性變形現(xiàn)象,加劇數(shù)控車床誤差問題的嚴(yán)重程度,無法有效控制數(shù)控車床加工精準(zhǔn)度。
數(shù)控車床在零件加工中,車刀在預(yù)設(shè)的運動軌跡來切割零件。由于車刀的偏角和圓弧半徑,在加工零件時會出現(xiàn)一定的尺寸偏差,而軸向尺寸變化量隨著圓弧半徑的增加而增加。所以,在零件加工中,軸向位移長度的變化取決于軸向尺寸的調(diào)整。在數(shù)控車床的零件加工中,需要綜合分析軸向尺寸和位移長度,優(yōu)化編制加工流程。需要注意的是,刀尖距、圓弧半徑和零件中心高等參數(shù),將直接影響到零件加工精準(zhǔn)度,而數(shù)控車床的使用壽命同樣取決于對這些參數(shù)的把握,其重要性不言而喻。
提升數(shù)控車床加工精度的有效措施
(1)優(yōu)化數(shù)控車床的總體設(shè)計
在數(shù)控車床總體設(shè)計中,應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇合理的生產(chǎn)策略,提升數(shù)控車床制造效率和精準(zhǔn)度。從當(dāng)前我國數(shù)控車床制造企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看,主要是通過自行設(shè)計主機結(jié)構(gòu),外購關(guān)鍵的功能部件,這樣不僅可以提升加工質(zhì)量,還可以有效減少加工成本。與此同時,數(shù)控車床總體設(shè)計中需要保證變形應(yīng)力均勻分配到每個部件上,這樣可以避免出現(xiàn)剛度薄弱部件,改善車床變形問題.。
對于數(shù)控車床結(jié)構(gòu)重心的調(diào)整,可以根據(jù)實際要求適當(dāng)?shù)慕档椭匦母叨?,在不影響到?shù)控車床制造質(zhì)量的同時,還可以增加擺動模態(tài)頻率。在保證結(jié)構(gòu)剛度基礎(chǔ)上,盡可能減小結(jié)構(gòu)材料用量,有效控制機床重心。為了可以有效提升數(shù)控車床加工精度,通過對主軸系統(tǒng)熱態(tài)特性優(yōu)化設(shè)計,有助于改善傳統(tǒng)工藝中的缺陷和不足,提升主軸系統(tǒng)設(shè)計合理性,盡可能改善主軸漂移現(xiàn)象,將誤差控制在合理范圍內(nèi)。
(2)提升車床導(dǎo)軌幾何精度
數(shù)控機床在制造中,應(yīng)該對床身導(dǎo)軌幾何精度進(jìn)一步優(yōu)化,明確高精度發(fā)展目標(biāo),優(yōu)化車床身底座和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于全功能數(shù)控車床,可以選擇斜床身形式進(jìn)行設(shè)計,通過封閉式筒形結(jié)構(gòu),這樣可以減輕自重,優(yōu)化制造工藝。通過筒形結(jié)構(gòu),促使數(shù)控機床在切削負(fù)荷下,提升床身抗彎強度和剛度,獲得可觀的幾何精準(zhǔn)度。通常情況下,需要綜合考慮移動速度,盡可能選擇負(fù)載能力較強的導(dǎo)軌,優(yōu)化數(shù)控車床加工工藝。此外,在高負(fù)荷切削條件下,提升數(shù)控車床精度,可以根據(jù)實際情況來選擇鑲鋼滑動導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)。將注塑材料用螺栓安裝在鋼導(dǎo)軌上,有助于改善鋼導(dǎo)軌和底座導(dǎo)軌的間隙,優(yōu)化工藝中的缺陷和不足,提升導(dǎo)軌加工精度,為后續(xù)加工質(zhì)量提供堅實保障。
(3)誤差補償法誤差補償法
作為一種有效的系統(tǒng)補償手段,可以將數(shù)控車床零件加工誤差控制在合理范圍內(nèi),通過誤差補償來提升加工精度。通過現(xiàn)代化技術(shù),在降低數(shù)控車床加工偏差的同時,還可以獲得高質(zhì)量和高精度的零件。采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控車床,受到反向偏差影響,車床重復(fù)定位精度誤差難以得到有效控制,影響到加工零件的精度和質(zhì)量?;诖耍ㄟ^誤差補償法,可以將零件加工誤差控制在合理范圍內(nèi),實現(xiàn)對零件加工誤差的有效補償。就當(dāng)前數(shù)控車床定位誤差來看,大多數(shù)保持在0.02 mm左右,不具備補償功能,借助對應(yīng)硬件和軟件,實現(xiàn)工具的準(zhǔn)確定位,盡可能消除其中存在的間隙。
在不影響數(shù)控車床低速單向定位的同時,有效對數(shù)控車床插補加工。而在這個過程中,對于反向問題,可以在確定間隙值的基礎(chǔ)上插補處理,以此來滿足零件加工需要。對于其他的數(shù)控車床,可以通過內(nèi)置多個地址,用于數(shù)據(jù)的存儲,實現(xiàn)軸反向間隙存儲和補償。改變車床軸運動方向,可以獲取反向間隙值,有效補償坐標(biāo)位移,將偏差控制在合理范圍內(nèi),提升工件加工精度,為后續(xù)的加工活動打下堅實基礎(chǔ)。
(4)誤差防止法
誤差防止法是一種有效的預(yù)防方法,并非是對誤差的治理,而是通過預(yù)防來避免誤差的出現(xiàn),或是將其控制在合理范圍內(nèi)。通過對機床的優(yōu)化設(shè)計,綜合分析可能出現(xiàn)的誤差問題,盡可能將誤差控制在合理范圍內(nèi)。諸如,根據(jù)加工需要來提升車床零部件的加工精度,對現(xiàn)有車床結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化,為后續(xù)的零件加工精度和剛度提供支持。此外,還可以對加工環(huán)境有效控制,優(yōu)化加工工藝。但是需要注意的是,誤差防止法同樣存在一定的缺陷和不足,過分的提升數(shù)控車床精度,不僅會影響到產(chǎn)品質(zhì)量,還會增加加工成本,不利于企業(yè)的長遠(yuǎn)生存和發(fā)展。
綜上所述,數(shù)控車床在生產(chǎn)加工中,還會受到環(huán)境、制造和材料等多種因素影響,如果未能有效控制車床施工偏差,將影響零件加工質(zhì)量。因此,需要選擇合理范圍,對現(xiàn)有工藝進(jìn)一步優(yōu)化,改善其中存在的缺陷和不足,提升數(shù)控車床加工精度。
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嘉臺CK系列數(shù)控車床:CK36、CK40、CK50、CK66、CK80數(shù)控車床(四工位刀架加排刀可選配)、JT-36A、JT36S升級款、JT-50A數(shù)控車床是嘉臺自主開發(fā)的高精度、高性能型,選用動力刀塔時,每一刀塔可提供12支動力刀具(動力頭為選配件)。產(chǎn)品每一款都是嘉臺精心打造,高性能、通用性強的數(shù)控車床;可實現(xiàn)主軸提速快,整體提高機床生產(chǎn)效率;主要用于軸類、盤類零件的精加工和半精加工,可以加工內(nèi)、外圓柱表面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉(zhuǎn)體。主軸為伺服主軸,低速主軸力矩大,適用于儀器儀表、輕工、機械、電子醫(yī)療器械及航空航天等行業(yè)的各種回轉(zhuǎn)體零件的大批量高效率加工。
嘉臺JT高精密斜導(dǎo)軌系列數(shù)控車床: JT-30、JT-32、JT-36(排刀/刀塔可選)、JT-40、JT-50精密斜導(dǎo)軌車床是嘉臺自主開發(fā)的高精度、高性能型斜床身。機床采用六鑫8或10工位刀架、刀夾、動力頭等,刀架轉(zhuǎn)位時間短、精度高、性能穩(wěn)定可靠;高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000revmin,適用于儀器儀表、電子工程、醫(yī)療器械、航空航天、汽車零件、紡織等行業(yè)的各種高精度、復(fù)雜的中、小型回轉(zhuǎn)體零件的大批量高效率加工。
嘉臺JT車銑復(fù)合機床系列:JT36A、JT50A車銑復(fù)合機床是自主研發(fā)生產(chǎn)的一種高性能、通用性強的車銑復(fù)合機床;實現(xiàn)主軸提速快,整體提高機床生產(chǎn)效率。機床采用六鑫8工位刀架或排刀(X軸行程加大),主軸帶液壓剎車裝置,加裝二(三)軸徑向或軸向伺服動力頭,可實現(xiàn)主軸360度定位,具有側(cè)端面鉆、攻、銑功能,可一次裝夾完成較復(fù)雜的零件加工,刀架轉(zhuǎn)位時間短、精度高、性能穩(wěn)定可靠。適用于儀器儀表、電子工程、醫(yī)療器械、航空航天、汽車零件、紡織等行業(yè)的各種高精度、復(fù)雜的中、小型回轉(zhuǎn)體零件的大批量高效率加工。