數(shù)控加工中的誤差消除方法介紹

摘要: 在數(shù)控車實習(xí)中，常見三種誤差:機(jī)械水平產(chǎn)生的誤差，絲杠副間隙產(chǎn)生的誤差，刀尖圓弧產(chǎn)生的誤差。本文討論了在實習(xí)教學(xué)和技能比賽中各種誤差產(chǎn)生的原因和用編程來消除誤差的辦法。

關(guān)鍵詞: 數(shù)控實習(xí)加工誤差消除方法

在數(shù)控實習(xí)教學(xué)中，由于機(jī)床設(shè)備的傳動和運動部件依然是機(jī)械部件，并且刀具的刀尖點是圓弧，誤差不可避免。在數(shù)控技能大賽中，我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)機(jī)床本身有一定的誤差，根據(jù)國家的比賽要求，調(diào)整機(jī)床本身是考試考核的一個內(nèi)容，但在有限的時間，我們一般很難進(jìn)行調(diào)整。我在此與同行討論在實習(xí)教學(xué)中和各種數(shù)控技能比賽中較容易產(chǎn)生誤差的原因和用編程來消除誤差的辦法。

一、機(jī)械水平產(chǎn)生的誤差

1.誤差分析

由于學(xué)校機(jī)床沒有按照要求進(jìn)行固定，或機(jī)器雖然調(diào)整過水平，但是由于長期的實習(xí)和使用，難免產(chǎn)生一定的誤差，很可能會造成加工的材料直徑方向尺寸越來越大或者越來越小。同時因為數(shù)控加工是一刀成形，如果滿足前端的值，則后端的值就偏大;如果滿足后端的值，則前端的值就偏小。

如圖，實際測得零件的直徑(預(yù)留0.50mm的余量)分別是20.52mm、28.54mm、38.56mm(分別超差0.02mm，0.04mm，0.06mm)。如果按照補(bǔ)償加工的話，精加工向下補(bǔ)償0.04mm，則φ28的外圓正好，φ38的外圓還大0.02mm。如果滿足后端，則前面的所有的都會超差。

2.誤差消除的方法

(1)機(jī)械消除誤差的方法:進(jìn)行正常的調(diào)節(jié)水平。

(2)對于平時的加工實習(xí)，實習(xí)老師要經(jīng)常注意消除誤差，但是不可能經(jīng)常去調(diào)節(jié)水平，一般都是在指定的大修時間采取修理的方式。所以可以通過修改程序來改變誤差。上述三個外徑偏差是0.02mm、0.04mm、0.06mm，根據(jù)情況，我們修改數(shù)控精加工程序，在原有的數(shù)控程序中φ28、φ38處將加工值適當(dāng)減小，滿足要求。

……

G01X20

G01z-12

G01X28(改成X27.98)

……

G01x38(改成X38.96)

…

這樣精加工時0.52mm就可以保證前后一次加工到位。

二、絲杠副間隙產(chǎn)生的誤差

1.誤差分析

對與普通車床絲杠副間隙是必然存在的，一般普通車床的間隙比較大。但是數(shù)控機(jī)床采用的滾珠絲杠副，并進(jìn)行預(yù)緊。理論上達(dá)到了零間隙和無反向誤差。但是對于實際情況下，誤差不可避免，我曾經(jīng)親自參與機(jī)床的間隙調(diào)整，有的間隙可以達(dá)到0.02mm的誤差。對于質(zhì)量較好的滾珠絲杠，一般通過預(yù)緊可以達(dá)到0.01mm的級別。如果需要更高的精度修正，則通過專用的測量儀進(jìn)行螺補(bǔ)修正。

2.誤差消除方法

(1)對于精度要求的在0.001mm以上級別的加工，要使用專用的測量儀進(jìn)行螺距補(bǔ)償測量，并在參數(shù)中進(jìn)行補(bǔ)償。對于精度要求不高的加工，可以進(jìn)行機(jī)械預(yù)緊。

(2)程序消除的方法很簡單，基本原理就是在同一位置可采用多退回(或前進(jìn))一段距離，再前進(jìn)(或退回)到所需的加工位置，使絲杠副始終以同一個側(cè)面相接觸來消除絲杠副間隙誤差。刀具的加工路線如圖2所示，默認(rèn)的走刀路線為1→2→3，但是為了減少絲杠副間隙產(chǎn)生的誤差，，可以采用1→2→4→2→3。這樣的間隙誤差較小，一般能滿足實際要求。這樣可避免采用機(jī)械方法來減少間隙而帶來的阻力增大和調(diào)整困難等問題。

三、刀尖圓弧引起的誤差

1.誤差分析

數(shù)控車床是按車刀刀尖對刀的，在實際加工中，由于刀具產(chǎn)生磨損及精加工時車刀刀尖磨成半徑不大的圓弧，因此車刀的刀尖不可能絕對尖，總有一個小圓弧，所以對刀尖的位置是一個假想刀尖0′，如圖所示，編程時是按假想刀尖軌跡編程，即工件輪廓與假想刀尖0′重合，車削時實際起作用的切削刃卻是圓弧各切點，這樣就引起加工表面形狀誤差。

2.誤差解決方法

采用G41/G42編程，并且使用合理的刀位號進(jìn)行編程，這類編程在原有的程序中加入了G41/G42并且設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償為R值，即可完成加工。注明G41、G42在G71/G72循環(huán)過程中不執(zhí)行，跳步執(zhí)行過程中才執(zhí)行。為了防止中途意外結(jié)束，開始時執(zhí)行G40，取消刀補(bǔ)。

編制程序如下:

N010 G99G00X100Z100T0101

N020 G40M03S600

N30/G71U2R0.5

N40/G71P50Q220U0.5W0.5F0.2(采用/可有效的簡化編寫過程)

N50 G42 G0X19

……

N220G40 G0X45;

N230G0X100Z100

N240M30

注意在編寫的過程中有刀補(bǔ)位置的設(shè)置，可以參考圖4進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)車刀的形狀確定位置參數(shù)，數(shù)控車削使用的刀具有很多種，不同類型的車刀其刀尖圓弧所處的位置不同，如圖所示。將車刀的形狀和位置用刀尖方位參數(shù)T來表示，A點為假象的刀尖點，刀尖方位參數(shù)共有8個(1—8)，當(dāng)使用刀尖圓弧中心編程時，可以選用0或9。圖(a)為刀架前置的數(shù)控車床假象刀尖的位置;圖(b)為刀架后置的數(shù)控車床假象刀尖的位置。

四、結(jié)語

在數(shù)控實習(xí)教學(xué)中，教師應(yīng)該對照尺寸仔細(xì)測量。如果出現(xiàn)誤差，一般通過刀具補(bǔ)償即可以消除，達(dá)到練習(xí)和考工的目的。同時合理編制和修改相應(yīng)的程序也是作為一個合格的數(shù)控工人必須掌握的技能。每年的數(shù)控技能大賽，也經(jīng)常會碰到誤差的問題。如果要很好地完成比賽任務(wù)，學(xué)生就必須注意這樣的幾個問題，首先進(jìn)入比賽之前，經(jīng)常有15分鐘可以給你機(jī)床準(zhǔn)備時間，有必要的話可以進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整，其次在比賽過程中一旦碰到機(jī)床的問題，就要靈活地采用以上方法進(jìn)行調(diào)整。通過合理的選擇編程的方法，我們一定能夠有效地消除系統(tǒng)誤差帶來的影響。

參考文獻(xiàn):

[1]陳寧娟.數(shù)控車削實訓(xùn)與考級教材.高等教育出版社，2008.1.