淺談數(shù)控銑削的精度控制

摘 要：數(shù)控銑床（CNC銑床），一種能夠精確加工零件的功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控銑床的精度由加工精密度和誤差控制。文章通過(guò)對(duì)數(shù)控銑床的加工精度和誤差的源頭分析和研究，來(lái)提出實(shí)現(xiàn)精密數(shù)控銑床控制補(bǔ)償手段。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削；加工精度；加工誤差

數(shù)控銑床是按照預(yù)編程處理的要求，用數(shù)字化的形式將機(jī)床各部件表示出來(lái)，這種方式大大提高整個(gè)加工過(guò)程的穩(wěn)定性，從而提高精密數(shù)控車(chē)銑復(fù)合加工，減少加工誤差。然而，由于數(shù)控銑床本身也有著加工精度上的控制誤差，也就是說(shuō)，提高精度，減少數(shù)控銑床加工誤差仍然體現(xiàn)了數(shù)控銑床的處理能力。

1 數(shù)控銑床工作原理及優(yōu)點(diǎn)

數(shù)控銑床主要由床，銑床，縱向工作臺(tái)，水平鞍，電梯，電氣控制系統(tǒng)的組成部分。能夠完成基本的銑，鏜，鉆，攻絲和自動(dòng)工作循環(huán)等等，可以加工各種凸輪，模型和模具零件的形狀復(fù)雜。數(shù)控銑床床固定到基底，以及用于機(jī)械部件，在鍵盤(pán)上，機(jī)器操作員的彩色液晶顯示器和各種按鈕開(kāi)關(guān)和LED的增加支持。表的長(zhǎng)度橫向滑板安裝升降平臺(tái)上，通過(guò)縱向伺服電機(jī)，橫向伺服電機(jī)和垂直升降進(jìn)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，來(lái)進(jìn)給的X，Y，Z坐標(biāo)。電柜安裝在柱床后，它配備有電控制系統(tǒng)。

根據(jù)零件形狀，尺寸精度和表面粗糙度等技術(shù)要求的過(guò)程中，根據(jù)零件所的需求工藝選擇工藝參數(shù)。通過(guò)使用手動(dòng)或自動(dòng)的方式通過(guò)CAM編程軟件程序編入控制器將資料輸入加工程序。處理的處理程序的控制器，傳送的指令，以幫助的工具。伺服控制信號(hào)提供給伺服電機(jī)。主軸電機(jī)控制刀具運(yùn)行，X，Y和Z的伺服電機(jī)以控制設(shè)備和零件于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)路徑中，從而實(shí)現(xiàn)工件的切割。

數(shù)控銑床優(yōu)點(diǎn)：

（1）零件加工靈活適應(yīng)性強(qiáng)，可以加工各種復(fù)雜零件。

（2）能夠加工普通銑床無(wú)法加工或者難以加工的零件。

（3）能加工一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件。

（4）數(shù)控加工不僅精度高，而且加工出的零件質(zhì)量也高，并且由于全部有系統(tǒng)控制，避免了人為因素導(dǎo)致零件加工不符合規(guī)格。

（5）有效地減輕負(fù)擔(dān)，提高了效率。

2 系統(tǒng)上的誤差導(dǎo)致的加工精度的失誤及解決措施

2.1 數(shù)控銑床系統(tǒng)在幾何上的誤差

實(shí)際的幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)存在誤差，導(dǎo)致數(shù)控銑床加工時(shí)出現(xiàn)偏離而引起誤差的出現(xiàn)。

雖然目前使用的絲杠是高精度滾珠絲杠，可是依舊有著螺距誤差，而螺距誤差影響了銑床的定位精度。因此為了解決誤差帶來(lái)的加工失誤，我們要通過(guò)其他補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)盡量減少誤差的發(fā)生，在這種情況下一般會(huì)通過(guò)對(duì)比某一軸的運(yùn)動(dòng)結(jié)果來(lái)補(bǔ)償誤差。

工件的精度由數(shù)銑加工精度來(lái)決定，因此就算是目前簡(jiǎn)易的數(shù)銑，其最小的運(yùn)動(dòng)分辨率也能達(dá)到0.01毫米，并且運(yùn)動(dòng)和加工的精度都能處于0.03毫米以下，而極其精密的特殊加工甚至能夠達(dá)到0.001毫米以下。

2.2 數(shù)銑機(jī)床在加工時(shí)使零件受力產(chǎn)生的誤差

數(shù)銑機(jī)床在進(jìn)行加工作業(yè)時(shí)，其內(nèi)部各部件的運(yùn)作所產(chǎn)生的各種力在相互作業(yè)下會(huì)產(chǎn)生變形，從而產(chǎn)生誤差，這種誤差破壞了零件的結(jié)構(gòu)，降低了零件的穩(wěn)定性。

解決方法：

（1）改善接觸時(shí)的剛度，使用高質(zhì)量零件。

（2）可以通過(guò)在內(nèi)部設(shè)置輔助性的支承來(lái)提高其局部剛性。

2.3 引起的熱變形研磨工藝系統(tǒng)的誤差

在這些加工過(guò)程中，各種部件運(yùn)作產(chǎn)生的熱量以及工作環(huán)境的影響，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤差。在多種熱源的作用下，會(huì)導(dǎo)致機(jī)床各部件的組合度產(chǎn)生各種各樣的誤差，從而導(dǎo)致加工工件出現(xiàn)誤差，影響精度控制。

解決方法：

（1）通過(guò)對(duì)機(jī)床采用對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)來(lái)減少誤差。

（2）主動(dòng)控制關(guān)鍵部件的溫度。

（3）部件過(guò)熱時(shí)使用切削液進(jìn)行冷卻。

（4）在加工零件時(shí)先運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床，使其達(dá)到熱平衡狀態(tài)后再進(jìn)行加工。

（5）通過(guò)修改參數(shù)及道具參數(shù)。

（6）在加工大型或者長(zhǎng)的零件時(shí)，其末端應(yīng)能夠在加緊狀態(tài)下自由伸縮。

（7）在加工過(guò)程中通過(guò)熱變形的方式補(bǔ)償。

3 零件問(wèn)題以及操作失誤對(duì)精度的影響及解決方法

3.1 內(nèi)應(yīng)力的影響而導(dǎo)致加工精度偏離

這是由于其工件本身的問(wèn)題。冷加工后工件會(huì)產(chǎn)生一些壓力，原本該內(nèi)部應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)，但在工件被加工壓力后，工件原始狀態(tài)的平衡的內(nèi)部應(yīng)力破裂，所以工件變形。

解決方法：

（1）充分合理的設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高零件的質(zhì)量。

（2）在加工的過(guò)程中，將精加工和粗加工進(jìn)行分類(lèi)，使得粗加工有足夠的時(shí)間進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的重新分布，以保證工件的變形充足，這樣就可以大幅度減少變形所帶來(lái)的誤差。

（3）通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行熱處理以及時(shí)效處理來(lái)改善誤差。

3.2 測(cè)量上的誤差

步驟調(diào)整處理和工件的測(cè)定中，由于測(cè)量方法，測(cè)量精度和工件，以及環(huán)境因素如所產(chǎn)生的結(jié)果，溫度測(cè)定精度的誤差被統(tǒng)稱(chēng)為測(cè)定誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控銑床的精度控制會(huì)受到銑削本身的誤差，系統(tǒng)設(shè)置上的失誤，編程過(guò)程的誤差以及人為失誤等各種因素的影響，在進(jìn)行數(shù)銑加工的過(guò)程中為了保證工件的精度及質(zhì)量，應(yīng)該理解這些失誤并且通過(guò)有效的手段去避免失誤，通過(guò)各種補(bǔ)償方式來(lái)減少加工誤差，提高精度，實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑削的精確控制。

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作者簡(jiǎn)介：吳文靜（1988-），女，黑龍江省大慶市人，工作單位：大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)有限公司，職務(wù)：技術(shù)員，研究方向：機(jī)械制造。