① 數控車床加工尺寸精度的誤差原因都有哪些
尺寸精度是指加工後的工件尺寸和圖紙尺寸要求相符合的程度。兩者不相符合的程度通常是用誤差大小來衡量。誤差包括加工誤差、安裝誤差和定位誤差。其中,後兩種誤差是與工件和刀具的定位、安裝有關,和加工本身無關。要提高加工精度減小加工誤差,首先要選擇高精度的機床,保證工件和刀具的安裝定位精度,其次主要與數控車床加工工藝有關。
工藝系統中的各組成部分,包括機床、刀具、夾具的製造誤差、安裝誤差、使用中的磨損都直接影響工件的加工精度。也就是說,在加工過程中工藝系統會產生各種誤差,從而改變刀具和工件在切削運動過程中的相互位置關系而影響零件的加工精度。數控車床加工認准鈦浩機械,專業品質保障,這些誤差與工藝系統本身的結構狀態和切削過程有關,產生加工誤差的主要因素有:
1、加工原理誤差
加工原理誤差是由於採用了近似的加工運動方式或者近似的刀具輪廓而產生的誤差,因在加工原理上存在誤差,故稱加工原理誤差。只要原理誤差在允許范圍內,這種加工方式仍是可行的。
2、機床的幾何誤差
機床的製造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損,都直接影響工件的加工精度。其中主要是機床主軸回轉運動、機床導軌直線運動和機床傳動鏈的誤差。
3、刀具的製造誤差及彈性變形
我們很多人都有這樣的經歷,就是在前一刀車削了幾毫米切深以後,發現離想要的尺寸還差幾絲或者十幾絲時,再按計劃進行下一刀切削時,發現多切了很多,尺寸可能超差了。那麼這樣的情況我們認真分析過其中的原因嗎?有人說,這可能是因為機床間隙比較大所致,而在同一進刀方向上是不會受間隙影響的,其真正原因就是彈性形變和彈性恢復。
彈性形變表現在刀具、機床絲杠副、刀架、加工零件本身等對象的形變,使刀具相對工件出現後退,阻力減小時形變恢復又會出現過切,使工件報廢。產生形變的最終原因是這些對象的強度不足和切削力太大。
彈性形變會直接影響零件加工尺寸精度,有時還會影響幾何精度(如零件變形時容易產生錐度,因為遠離卡盤的位置形變幅度越大),刀具的強度不足,我們可以設法提高,有時機床和零件本身的強度,我們是沒法選擇或改變的,所以我們只能從減小切削力方面著手,來設法克服彈性形變,切深越小、刀具越鋒利、工件材料硬度較低、走刀速度減小等都會減小實際切削阻力,都會減輕彈性形變。
所以為了保證工件的尺寸精度,我們往往把精加工、半精加工和粗加工分開,也就是說把彈性形變大的和彈性形變小的不同工序分開進行(粗加工時追求效率基本不追求精度,刀具需要偏鈍,側重強度,精加工時切削量很小,追求精度,刀具側重鋒利,減小切削阻力),在對刀試切時,就按照不同工序實際加工時的切深進行試切,確保試切時和實際加工時阻力和彈性形變幅度大致相當,確保數控機床坐標系建立准確,確保普通機床進刀准確;然後在精加工時盡可能採用比較鋒利的刀具,最大程度減小切削抗力、減小形變。
刀具的製造誤差、安裝誤差以及使用中的磨損,都影響工件的加工精度。刀具在切削過程中,切削刃、刀面與工件、切屑產生強烈摩擦,使刀具磨損。當刀具磨損達到一定值時,工件的表面粗糙度值增大,切屑顏色和形狀發生變化,並伴有振動。刀具磨損將直接影響切削生產率、加工質量和成本。
4、夾具誤差
夾具誤差包括定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差及對刀誤差等,這些誤差主要與夾具的製造和裝配精度有關。
4.1、基準不重合誤差
當定位基準與工序基準不重合時而造成的加工誤差,稱為基準不重合誤差,其大小等於定位基準與工序基準之間尺寸的公差。
4.2、基準位移誤差
工件在夾具中定位時,由於工件定位基面與夾具上定位元件限位基面的製造公差和最小配合間隙的影響,導致定位基準與限位基準不能重合,從而使各個工件的位置不一致,給加工尺寸造成誤差,這個誤差稱為基準位移誤差。
5、轉速對加工的影響
正常情況下,大家知道,轉速越高,切削的效率越高,效率就是利潤,所以,我們要在條件允許的情況下,運行盡可能高的轉速進行切削。但轉速、工件直徑確定切削線速度,線速度受工件硬度、強度、塑性、含碳量、含難切削合金量和刀具的硬度及幾何性能等因素制約,所以要在線速度限制下選擇盡可能高的轉速。另外轉速高低選擇要根據不同材質的刀具確定,例如高速鋼加工鋼件時,轉速較低時粗糙度較好,而硬質合金刀具則轉速較高時,粗糙度較好。再者,在加工細長軸或薄壁件時,要注意將轉速調整避開零件共振區,防止產生振紋影響表面粗糙度。
6、切削要素對表面粗糙度的影響
我們知道工件材質較硬時,加工後工件表面粗糙度較好,另外當工件材料的可塑性和延展性越高時(如銅材、鋁材),就需要刀具越鋒利才能加工出比較好的表面粗糙度,灰鑄鐵加工相對於鋼件加工來說,因為成份復雜,含雜質程度高,就需要刀具硬度較高。有些延展性較高強度又較高的合金材料,就需要鋒利卻又能保證強度的刀具,所以就比較難加工(如不銹鋼、鎳基耐熱合金、鈦合金等)。
除了材料對刀具提出要求以外,切削要素對表面粗糙度也會產生影響,當精加工切深太小,甚至比刀具刃厚還小時,刀刃已不能實現正常切削,所以產生擠壓,也就會出現很差的表面粗糙度。當切深太大,甚至使刀具產生彎曲時,這時工件材料是被撕裂下來的,所以在工件上會留下很多絲狀鐵屑殘留和較明顯的紋路。走刀速度對工件表面粗糙度的影響也是相當明顯的,當走刀速度加快或刀具副偏角不恰當時,會使走刀紋路高度加大,也就使表面粗糙度變差。
刀具不是很鋒利的情況下,切深太小,甚至比刀刃厚度還小時,已經不是正常的切削了,只能屬於「刮」或「研」,所加工工件表面粗糙度會下降,工件表面出現細微白絲,好像籠罩一層白霧,所以要注意控制。
② 數控車床加工中心使用後產生的精度誤差的原因有哪些
生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有以下方面:
1)機床進給單位被改動或變化
2)機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常
3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常
4)電機運行狀態異常,即電氣及控制部分故障
5)此外,加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。
1.系統參數發生變化或改動
系統參數主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統,其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢應作適時地調整和修改;另一方面,由於機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化,需對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。
2.機械故障導致的加工精度異常
一台THM6350卧式加工中心,採用FANUC0i-MA數控系統。一次在銑削汽輪機葉片的過程中,突然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調查中了解到:故障是突然發生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常,且回參考點正常;無任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為,主要應對以下幾方面逐一進行檢查。
(1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段,特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54~G59)的校對及計算。
(2)在點動方式下,反復運動Z軸,經過視、觸、聽對其運動狀態診斷,發現Z向運動聲音異常,特別是快速點動,雜訊更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。
(3)檢查機床Z軸精度。用手脈發生器移動Z軸,(將手脈倍率定為1×100的擋位,即每變化一步,電機進給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常後作為起始點的正向運動,手脈每變化一步,機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm,說明電機運行良好,定位精度良好。而返回機床實際運動位移的變化上,可以分為四個階段:①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大於1);②表現出為d=0.1mm>;d2>d3(斜率小於1);③機床機構實際未移動,表現出最標準的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等於1),恢復到機床的正常運動。
無論怎樣對反向間隙(參數1851)進行補償,其表現出的特徵是:除第③階段能夠補償外,其他各段變化仍然存在,特別是第①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現,間隙補償越大,第①段的移動距離也越大。
分析上述檢查,數控技工培訓認為存在幾點可能原因:一是電機有異常;二是機械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開,分別對電機和機械部分進行檢查。電機運行正常;在對機械部分診斷中發現,用手盤動絲杠時,返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下,應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經拆檢發現其軸承確已受損,且有一顆滾珠脫落。更換後機床恢復正常。
3.機床電氣參數未優化電機運行異常
一台數控立式銑床,配置FANUC0-MJ數控系統。在加工過程中,發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙,且電機啟動時存在不穩定現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重,啟停時不太明顯,JOG方式下較明顯。
分析認為,故障原因有兩點,一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統的參數功能,對電機進行調試。首先對存在的間隙進行了補償;調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢復正常。
4.機床位置環異常或控制邏輯不妥
一台TH61140鏜銑床加工中心,數控系統為FANUC18i,全閉環控制方式。加工過程中,發現該機床Y軸精度異常,精度誤差最小在0.006mm左右,最大誤差可達到1.400mm.檢查中,機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下,以G54坐標系運行一段程序即「G90G54Y80F100;M30;」,待機床運行結束後顯示器上顯示的機械坐標值為「-1046.605」,記錄下該值。然後在手動方式下,將機床Y軸點動到其他任意位置,再次在MDI方式下執行上面的語句,待機床停止後,發現此時機床機械坐標數顯值為「-1046.992」,同第一次執行後的數顯示值相比相差了0.387mm.按照同樣的方法,將Y軸點動到不同的位置,反復執行該語句,數顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測,發現機械位置實際誤差同數顯顯示出的誤差基本一致,從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查,重新作補償,均無效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題,但為什麼產生如此大的誤差,卻未出現相應的報警信息呢?進一步檢查發現,該軸為垂直方向的軸,當Y軸松開時,主軸箱向下掉,造成了超差。
對機床的PLC邏輯控製程序做了修改,即在Y軸松開時,先把Y軸使能載入,再把Y軸松開;而在夾緊時,先把軸夾緊後,再把Y軸使能去掉。調整後機床故障得以解決。文章鏈接:數控等離子切割機 http://www.hycsk.com
③ 數控車床加工誤差的產生都有哪些原因
1、定位誤差。
一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工後的尺寸、位置所依據的基準稱之為工序基準。在機床上對工件進行加工時,必須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準,如果所選用的定位基準與設計基準不重合,就會產生基準不重合誤差。
二是定位副製造不準確誤差。夾具上的元件不可能按基本尺寸製造得絕對准確,它們的實際尺寸(或位置)都允許在分別規定的公差范圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副,由於定位副製造不準確和定位副間的配合間隙引起工件最大位置變動量,稱為定位副製造不準確誤差。
2、刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中,都不可避免產生磨損,並由此引起工件尺寸和形狀的改變。正確的選用刀具材料和選用新型耐磨的刀具材料,合理的選用刀具幾何參數和切削用量,正確的採用冷卻液等,均能最大限度減少刀具和尺寸磨損。必要時還可以用補償裝置對刀具尺寸磨損進行補償。
3、車床主軸回轉誤差。主軸回轉誤差是指主軸個瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有:主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。適當提高主軸及箱體的製造精度,選用高精度的軸承,提高主軸部件的裝配精度,對高速主軸部件進行平衡,對滾動軸承進行預緊等。均可提高機床主軸的回轉精度。
4、調整誤差。在機械加工每一道工序中,總要對工藝系統進行這樣和那樣的調整工作。由於調整不可能絕對准確,因而產生調整誤差。在工藝系統中,工件、刀具在機床上的互相位置精度,是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時,調整誤差的影響,對加工精度起到決定性的作用。
5、傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內聯系傳動鏈中首末兩輪傳動元件之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的製造和裝配誤差,以及使用過程中磨損所引起的誤差。
6、工藝系統受熱變形引起的誤差。工藝系統熱變形對加工精度的影響別較大,特別是在精密加工和大件加工中,由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50%。機床、刀具和工件受到各種熱源的作用,溫度會逐漸升高,同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的物質和空間散發熱量。
7、導軌誤差。導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準,也是機床運動的基準。車床導軌的精度要求主要有以下三方面:在水平面內的直線度;在垂直面內的直線度;前後導軌的平行度。除了導軌本身的製造誤差外,導軌的不均勻磨損和安裝質量,也是造成導軌誤差的重要因素。
8、測量誤差。零件在加工時或加工後進行測量時,由於測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接測量精度。如:溫度、振動、灰塵等,其中溫度引起的測量誤差最大。
9、人員誤差。人員誤差是由測量人員主管因素和操作者技術水平所引起的誤差。測量人員對量具使用的方法不正確,對讀數值的分辨能力和對量具的調節能力不強等因素引起的測量無差。
10、工藝系統受力變形產生的誤差。一是工件剛度。工藝系統中如果工件剛度相對於機床、刀具、夾具來說比較低,在切削力的作用下,工件由於剛度不足而引起的變形對加工精度的影響比較大。二是刀具的剛度。外圓車刀在加工表面法線(y)方向的剛度很大,其變形可以忽略不計。車削直徑較小內孔時,刀桿細剛度很差,刀桿受力變形很大,對加工孔的精度有很大的影響。三是機床部件的剛度。機床部件由許多零件組成,機床部件剛度迄今尚無合適的簡便計算方法,目前主要還是用實驗方法來測定機床部件的剛度。變形與載荷不成線性關系,載入曲線和卸載曲線不重合,卸載曲線滯後於載入曲線。
兩曲線線間所包容的面積就是載入和卸載循環中所消耗的能量,它消耗與摩擦力所做的功和接觸變形功;第一次卸載後,變形恢復不到第一次載入的起點,這說明有殘變形存在,經多次載入卸載後,載入曲線起點才和卸載曲線終點重合,殘變形才逐漸減小到零。
④ 數控車床加工誤差大概有哪些原因
刀具磨損,刀具安裝中心高不對,對刀不準,螺紋刀安裝角度不對,加工程序錯誤,機床傳動部分間隙太大,機床剛性不好,機床構造精度不好,都會造成加工誤差。
加工誤差:加工誤差是指零件加工後的實際幾何參數(幾何尺寸、幾何形狀和相互位置)與理想幾何參數之間偏差的程度。零件加工後實際幾何參數與理想幾何參數之間的符合程度即為加工精度。加工誤差越小,符合程度越高,加工精度就越高。加工精度與加工誤差是一個問題的兩種提法。所以,加工誤差的大小反映了加工精度的高低。
⑤ 數控車床X軸嚴重追隨誤差超過什麼原因
參數設置錯誤
伺服系統故障或機床機械傳動系統的故障
⑥ 數控機床幾何誤差都有哪些原因形成的
數控機床幾何誤差和由溫度引起的誤差兩者共計約占機床總體誤差的的一半以上,其中幾何誤差相對穩定,易於進行誤差補償。普遍認為數控機床的幾何誤差由以下五個原因原因引起的。
1、熱變形誤差:由於機床的內部熱源和環境熱擾動導致機床的結構熱變形而產生的誤差。
2、機床的控制系統誤差:包括機床軸系的伺服誤差(輪廓跟隨誤差),數控插補演算法誤差。
3、機床的原始製造誤差:是指由組成機床各部件工作表面的幾何形狀、表面質量、相互之間的位置誤差所引起的機床運動誤差,是數控機床幾何誤差產生的主要原因。
4、切削負荷造成工藝系統變形所導致的誤差:包括機床、刀具、工件和夾具變形所導致的誤差。這種誤差又稱為「讓刀」,它造成加工零件的形狀畸變,尤其當加工薄壁工件或使用細長刀具時,這一誤差更為嚴重。
5、機床的振動誤差:在切削加工時,數控機床由於工藝的柔性和工序的多變,其運行狀態有更大的可能性落入不穩定區域,從而激起強烈的顫振。導致加工工件的表面質量惡化和幾何形狀誤差。
數控機床的系統誤差是機床本身固有的誤差,具有可重復性。數控機床的幾何誤差是其主要組成部分,也具有可重復性。利用該特性,可對其進行「離線測量」,可採用「離線檢測——開環補償」的技術來加以修正和補償,使其減小,達到機床精度強化的目的。隨機誤差具有隨機性,必須採用「在線檢測——閉環補償」的方法來消除隨機誤差對機床加工精度的影響,該方法對測量儀器、測量環境要求嚴格,所以難於推廣應用。所以在誤差處理的道路上還必須走更多的路,找到更好更適合的處理方法。
⑦ 數控車床加工後的工件尺寸誤差很大是什麼情況
加工後的工件尺寸誤差很大一種可能是絲杠或絲母與車床連接松動。空走時沒有吃刀阻力,溜板運行正常,加工時由於切削阻力增大,絲杠或絲母與車床連接處松動,造成加工工件尺寸漂移。緊固連接部分,故障即可消除。另一種可能是電動刀架造成。如果換刀後刀架不能自動鎖緊,切削時刀具偏離加工點,也會造成上述現象。這時應檢查刀架鎖緊裝置及刀架控制箱。
⑧ 數控車床加工工件局部尺寸誤差大是什麼原因
工件局部尺寸誤差大,主要是絲母與絲杠間間隙過大所致。由於絲母與絲杠長期在某一段運行,使該段的間隙增大。程序開始時,測定的絲杠間隙被補償到程序里,但在磨損段無法補償,以致工件局部尺寸超差。解決的辦法是修理或更換絲杠。