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對(duì)機(jī)床加工精度補(bǔ)償?shù)挠懻撗芯?/p>
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工精度的要求也越來(lái)越高。面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力，如何提高機(jī)床加工精度，保證零件加工質(zhì)量，降低相關(guān)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益是加工企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。早期的機(jī)床智能性能較差，只能依靠操作者的技能水平來(lái)提高加工件的質(zhì)量，不能在線檢測(cè)產(chǎn)品誤差，更不能影響熱變形、刀具磨損、夾具變形等誤差。因素得到有效控制。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控測(cè)量技術(shù)的有效結(jié)合解決了這一問(wèn)題。例如，在數(shù)控機(jī)床上安裝精密補(bǔ)償正元件探頭、位置傳感器、光柵尺等設(shè)備，使機(jī)床的加工誤差實(shí)時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床自動(dòng)補(bǔ)償加工精度，提高了零件的加工精度，大大節(jié)約了原材料成本。
一、機(jī)床精度提高技術(shù)
目前，在零件加工行業(yè)中，提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法主要有兩種：一種是誤差預(yù)防法;另一種是誤差補(bǔ)償法。下面簡(jiǎn)要介紹這兩種方法。
1.1防錯(cuò)方法
所謂防錯(cuò)，是指提高零部件設(shè)計(jì)、加工、裝配的質(zhì)量水平，有效控制環(huán)境因素，達(dá)到消除或減少誤差源的目的等措施。例如，采用高剛性、熱對(duì)稱的導(dǎo)軌和滾珠絲杠進(jìn)行室溫控制，可以有效地降低機(jī)床的熱變形和熱源的溫升，從而減少誤差的發(fā)生。
誤差預(yù)防方法主要分為三類：尺寸誤差幾何誤差預(yù)防、熱變形誤差預(yù)防和其他誤差預(yù)防。誤差預(yù)防方法可以在一定程度上降低誤差發(fā)生的概率，但要完全消除熱變形和幾何誤差幾乎是不可能的。另外，母機(jī)床的加工精度對(duì)其影響很大，提高零件質(zhì)量的成本太高，在實(shí)際應(yīng)用中并不常見(jiàn)。
1.1.1尺寸誤差幾何誤差預(yù)防
機(jī)床的幾何誤差主要來(lái)源于機(jī)床的制造缺陷、機(jī)床各部件的匹配誤差以及機(jī)床的動(dòng)靜態(tài)變形。針對(duì)這些誤差，目前的技術(shù)主要從主軸系統(tǒng)和導(dǎo)軌的工藝和材料入手，對(duì)數(shù)控機(jī)床床身、滑枕、立柱、工作臺(tái)、螺桿等機(jī)械部件進(jìn)行靜、動(dòng)剛度和抗振分析，控制這些部件的靜、動(dòng)態(tài)剛度和溫度變化，最終提高機(jī)床的加工精度。
1.1.2熱變形誤差預(yù)防
對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，熱變形引起的誤差占總誤差的很大一部分。可以說(shuō)，熱變形誤差是影響數(shù)控機(jī)床加工精度的最重要因素。數(shù)控機(jī)床的熱誤差主要是由于機(jī)床的內(nèi)外熱源(包括電機(jī)、軸承、傳動(dòng)部件、液壓系統(tǒng)、環(huán)境溫度、冷卻液等)通過(guò)接觸面或輻射將熱量傳遞到周圍環(huán)境，使零件受熱變形。熱變形誤差具有多變量、大滯后、非線性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。為了防止這類誤差，主要采用減少熱源、控制傳熱路徑、增加熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方法。具體地說(shuō)，是通過(guò)控制熱源和熱量，增加機(jī)床運(yùn)行時(shí)的冷卻和潤(rùn)滑，改進(jìn)機(jī)床的設(shè)計(jì)和配置，控制加工工作場(chǎng)所的環(huán)境溫度等措施，從而降低機(jī)床的產(chǎn)量。加熱以減少零件的變形。
1.1.3其他差錯(cuò)的預(yù)防
除上述幾何誤差預(yù)防和熱變形誤差預(yù)防外，誤差預(yù)防還包括伺服誤差預(yù)防、振動(dòng)和環(huán)境誤差預(yù)防、檢測(cè)誤差預(yù)防。
1.2誤差補(bǔ)償
1.2.1主軸進(jìn)給方向臺(tái)階面半精加工精度補(bǔ)償
以氣缸蓋底面精銑為例，用探頭檢測(cè)加工面，修正主軸和夾具變形引起的加工誤差，使加工在主軸進(jìn)給方向進(jìn)行
精度達(dá)到±0.15mm/500mm。通過(guò)探頭補(bǔ)償技術(shù)的有效應(yīng)用，消除了主軸變形伸長(zhǎng)和夾具變形傾斜誤差，主軸方向的加工精度達(dá)到+0.025mm/500mm，進(jìn)一步提高了機(jī)床的加工精度。
需要注意的是，在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)。
(1)必須控制測(cè)量存儲(chǔ)器補(bǔ)償量的探針過(guò)程與實(shí)際校正過(guò)程之間的時(shí)間差。-一般情況下，不能超過(guò)10分鐘，否則，由于時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫差會(huì)發(fā)生不同的變化。測(cè)量的校正量不準(zhǔn)確。
(2)校正量的公差帶通常設(shè)置為0.4(±0.2)，并且是與先前補(bǔ)償相比的極限值
二、孔加工精度補(bǔ)償
在精加工氣缸凸輪軸孔等工件孔時(shí)，通常用探頭檢測(cè)加工孔，以檢測(cè)精加工孔的內(nèi)表面。同時(shí)，還應(yīng)檢測(cè)加工孔直徑的誤差。如果直徑公差受限，探頭將發(fā)出警報(bào)。該類孔的加工工藝還可通過(guò)探頭精密補(bǔ)償技術(shù)消除機(jī)床主軸變形伸長(zhǎng)和夾具變形引起的誤差，使定位尺寸精度達(dá)到±0.05mm/500mm。再次，可以更換機(jī)床的刀具，以保證加工孔直徑的精度。
三、機(jī)床加工中的精度補(bǔ)償技術(shù)存在的問(wèn)題
提高機(jī)床精度的方法主要有兩種：誤差預(yù)防和誤差補(bǔ)償。但是，由于前一種方法不能完全消除誤差，且成本較高，所以沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。誤差補(bǔ)償法是機(jī)械加工行業(yè)中比較常用的精度補(bǔ)償方法。通過(guò)誤差補(bǔ)償提高機(jī)床的精度具有明顯的意義和有效性。在一定程度上節(jié)約了機(jī)械設(shè)備的制造成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是，目前這種精密補(bǔ)償技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)誤差補(bǔ)償技術(shù)沒(méi)有建立一個(gè)通用的、空間的數(shù)控機(jī)床建模模型，不同機(jī)床之間數(shù)學(xué)模型的互操作性成為一個(gè)主要問(wèn)題。
(2)誤差參數(shù)確認(rèn)技術(shù)還不完善，不具備在短時(shí)間內(nèi)快速識(shí)別誤差的能力。
(3)機(jī)械加工企業(yè)對(duì)精度補(bǔ)償技術(shù)的認(rèn)識(shí)不夠，在相關(guān)方面的投入也很小，沒(méi)有真正將數(shù)控技術(shù)與精度補(bǔ)償結(jié)合起來(lái)。
(4)由于數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的限制，一些精密補(bǔ)償技術(shù)無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著機(jī)械技術(shù)的全球化，機(jī)械加工行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入激烈階段。如何提高機(jī)床的加工精度，保證零件的質(zhì)量水平迫在眉睫。各機(jī)床制造企業(yè)必須加大對(duì)相關(guān)精密補(bǔ)償技術(shù)的投入，建立完善的精密補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用體系，將精密補(bǔ)償與數(shù)控技術(shù)有效結(jié)合起來(lái)，科學(xué)有效地提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，使我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上占有一席之地。對(duì)刀儀
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