數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素及其控制措施

1.1 編程原點(diǎn)的選擇對加工精度的影響和控制措施

　　在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，最先需要考慮的因素就是編程原點(diǎn)的確定。

　　通常來講，編程坐標(biāo)系的確定需要相關(guān)的操作人員根據(jù)所需加工零件的特點(diǎn)以及圖紙等進(jìn)行考慮，在這其中，編程原點(diǎn)的確定直接關(guān)系到整個(gè)零件最終的加工精度。在實(shí)際操作中，編程坐標(biāo)系的確定應(yīng)該以編程基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)統(tǒng)一為原則，只有這樣才能將尺寸公差換算誤差降到最低，實(shí)際操作中可以按照以下進(jìn)行操作：

　　1） 編程原點(diǎn)應(yīng)該盡量與圖紙中的基準(zhǔn)吻合。在進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，加工過程中會(huì)有相應(yīng)的工藝基準(zhǔn)，編程原點(diǎn)應(yīng)該盡量和這些基準(zhǔn)相吻合。

　　2） 在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算時(shí)，盡量簡單化，避免不必要的尺寸鏈計(jì)算過程，減少誤差的產(chǎn)生。

　　3） 編程坐標(biāo)系應(yīng)該盡可能的選擇在一些精確度較高的零件表面上。 　　

　　1.2 編程過程中的數(shù)據(jù)處理對精度的影響和控制措施

　　在數(shù)控編程中，數(shù)據(jù)處理主要是對整個(gè)零件的輪廓精度產(chǎn)生重要的影響，在這其中較為重要的就是一些未知的編程節(jié)點(diǎn)以及編程尺寸公差帶的計(jì)算和換算問題。

　　1） 當(dāng)前的數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，一些先進(jìn)設(shè)備可以根據(jù)加工零件的輪廓自動(dòng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算，而大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床仍然需要人為的手工計(jì)算。通常來講利用手工計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的主要問題就是如何控制好計(jì)算精度，一般情況下，手工計(jì)算與計(jì)算機(jī)計(jì)算之間會(huì)有0.01~0.03mm 的偏差，通�？梢岳�用以下方法來提高手工計(jì)算的精確度：首先，手工計(jì)算過程中的一些中間數(shù)據(jù)應(yīng)該保留在四位小數(shù)以上，如果利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)該盡量保留全部的小數(shù)。其次，編程過程中尺寸的調(diào)整主要是根據(jù)數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量來確定，所謂脈沖當(dāng)量就是指當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)指令脈沖后，相應(yīng)的機(jī)床移動(dòng)設(shè)備所產(chǎn)生的移動(dòng)量，脈沖當(dāng)量是數(shù)控機(jī)床最小的設(shè)計(jì)和控制單位，比方說對于脈沖當(dāng)量為0.001mm 的數(shù)控機(jī)床而言，在計(jì)算過程中，各類計(jì)算結(jié)果應(yīng)該最少保留三位小數(shù)以上。

　　2） 當(dāng)零件不同部位的尺寸公差存在不同或不對稱的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該采用人工的方法對編程尺寸進(jìn)行計(jì)算。整個(gè)加工過程如果使用同一把刀具，那么應(yīng)該選擇公差中間值來進(jìn)行編程，為誤差的產(chǎn)生預(yù)留一定的空間，進(jìn)而保證加工精度。當(dāng)編程尺寸公差基本對稱時(shí)，通常可以利用公稱尺寸來進(jìn)行編程，從而使計(jì)算量相應(yīng)的減少。

　　1.3 加工路線對精度的影響及控制措施

　　在數(shù)控編程中，加工路線是其重要的組成部分，并且對數(shù)控加工過程的精度和效率有著巨大的影響作用。如何進(jìn)行加工路線的選擇應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行入手：

　　1） 加工過程中的進(jìn)、退刀方法對零件的輪廓有著重要的影響作用。 　　當(dāng)在零件的輪廓表面上直接進(jìn)行進(jìn)、退刀操作時(shí)，可能由于刀具的機(jī)床誤差、速度突變等因素使得零件的表面出現(xiàn)一些小凹痕，因此在進(jìn)行一些精度要求較高的加工時(shí)，進(jìn)、退刀應(yīng)該盡量避免在表面進(jìn)行。對于那些必須在表面進(jìn)行操作的情況，應(yīng)該盡量選擇圓弧切入和切出的形式，而且圓弧的半徑應(yīng)比刀具的半徑大。

　　2） 在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，為了保證零件表面的整體質(zhì)量符合精度要求，通常利用順銑的方法進(jìn)行加工，但是在下列情況時(shí)，應(yīng)該利用逆銑的方法進(jìn)行加工：首先，當(dāng)待加工零件表面存在硬化層或夾砂時(shí)，應(yīng)該選擇逆銑的方法進(jìn)行加工。因?yàn)槿绻�利用順銑從零件的表面進(jìn)行切入加工，那么表面的硬化層和夾砂可能會(huì)對刀具造成破壞，而利用逆銑的方法，當(dāng)?shù)毒邚谋砻媲谐鰰r(shí)，外表面的硬化層和夾砂就會(huì)被掀掉，從而避免了刀具受到破壞；其次，在進(jìn)行一些非金屬材料的加工時(shí)，尤其是一些纖維材料應(yīng)該盡量選擇逆銑的方法。因?yàn)閺谋砻媲腥氲捻樸娍赡軣o法有效的切斷纖維，進(jìn)而使切割表面產(chǎn)生毛刺現(xiàn)象，而逆銑的加工方法能夠使材料中的一些細(xì)小纖維得到有效的切斷，使加工的切面光滑平整。

　　2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)誤差對加工精度的影響和控制措施

　　2.1 螺距誤差和補(bǔ)償

　　所謂誤差補(bǔ)償技術(shù)就是說在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工過程中，對某一特定軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行記錄，并將記錄結(jié)果與精密儀器的測量結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)際操作過程中，在軸上選擇一定量的測量點(diǎn)，并對運(yùn)行過程中的誤差進(jìn)行記錄，輸入到機(jī)床的控制系統(tǒng)內(nèi)，通過這種方式，控制系統(tǒng)就可以對軸運(yùn)動(dòng)時(shí)不同點(diǎn)和時(shí)間的誤差進(jìn)行控制。這些測量點(diǎn)的數(shù)量越多，螺距誤差補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)施效果越明顯，在利用這一技術(shù)時(shí)應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面的問題：

　　1） 當(dāng)數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精確度不高時(shí)，這一技術(shù)很難得到實(shí)施；

　　2） 該技術(shù)是建立在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的前提下的；

　　3） 參考點(diǎn)是確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的重要參數(shù)，所以參考點(diǎn)的選擇誤差應(yīng)該是零。

　　2.2 反向間隙誤差和補(bǔ)償

　　在數(shù)控機(jī)床加工過程中，傳動(dòng)鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)存在很多的間隙，而其中的反向間隙可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)床反向時(shí)，伺服電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而機(jī)床并沒有產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這也直接使得數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生一定的誤差或者發(fā)生機(jī)床震蕩現(xiàn)象。因此在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮反向間隙，但是無論采取什么樣的改進(jìn)措施，都不可避免的會(huì)存在一定的間隙。在半閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床中，通過上述的螺距誤差補(bǔ)償技術(shù)，對機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各點(diǎn)反向間隙進(jìn)行記錄，并將其錄入到控制系統(tǒng)中去，這樣在產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償誤差操作。對于全閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床而言，其反向間隙的補(bǔ)償可以利用參數(shù)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。 　　總之，在數(shù)控機(jī)床加工過程中，影響其加工精度的因素有很多，除了上述所講的這些因素外，工藝設(shè)計(jì)、刀具、操作人員技術(shù)水平等都會(huì)對競速產(chǎn)生一定的影響，因此在實(shí)際的數(shù)控機(jī)床加工過程中，應(yīng)該綜合考慮各種方面的影響，才能真正實(shí)現(xiàn)加工精度的有效提升。