機械零件的誤差是如何產生的

㈠ 引起機械加工零件加工誤差的因素有哪些

零件的機械加工是在由機床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統內完成的。零件加內工表面的幾何尺寸容、幾何形狀和加工表面之間的相互位置關系取決於工藝系統間的相對運動關系。工件和刀具分別安裝在機床和刀架上，在機床的帶動下實現運動，並受機床和刀具的約束。因此，工藝系統中各種誤差就會以不同的程度和方式反映為零件的加工誤差。在完成任一個加工過程中，由於工藝系統各種原始誤差的存在，如機床、夾具、刀具的製造誤差及磨損、工件的裝夾誤差、測量誤差、工藝系統的調整誤差以及加工中的各種力和熱所引起的誤差等，使工藝系統間正確的幾何關系遭到破壞而產生加工誤差。

㈡ 機械加工產生誤差主要原因有哪幾點

機械加工精度通常包括尺寸精度、形狀精度和位置精度等方面的內容，根據我司多年回的加工經驗總結，機答械加工產生誤差主要原因有下面10點：
（1）主軸回轉誤差，機床主軸跳動精度帶來一定程度的影響。
（2）導軌誤差，機床中導軌精度而導致工件形狀的誤差。
（3）傳動鏈的誤差，包括齒輪、螺母、蝸桿、絲桿等傳動元件。影響工件表面加工精度的誤差因素中，主要因素就是機床的傳動鏈誤差。
（4）刀具、夾具的誤差，刀具種類的不同，對於加工精度的影響程度也不同。
（5）切削過程中受力點位置變化引起的，引起系統變形的差異，使被加工表面產生形狀誤差。
（6）切削力大小變化引起的加工誤差。
（7）工藝系統受熱變形導致的誤差，機械加工過程中，工藝系統會在各種熱源的作用下產生一定的熱變形。
（8）機床熱變形。
（9）刀具熱變形。
（10）工件熱變形，工件熱變形主要是由切削熱所導致的。

㈢ 機械加工失誤的原因都有哪些內容

機械加工是指通過一種機械設備對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。按加工方式上的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理，煅造，鑄造和焊接。隨著現代機械加工的快速發展，機械加工技術快速發展，慢慢的涌現出了許多先進的機械加工技術方法，比如微型機械加工技術、快速成形技術、精密超精密加工技術等。
隨著智能化自動化的發展，機械加工是越來越多，但是機械加工請不要來者不拒，接到合適的機械加工時可能會出現各種無法預估的失誤，這些失誤將會給大型機械加工廠帶來無法估量的損失，那麼機械加工失誤的原因有哪些呢？
1、機床的加工失誤
機床的加工失誤主要包括主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。
主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量，它將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉誤差產生的主要原因有主軸的同軸度失誤、軸承本身的誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。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。導軌本身的製造誤差、導軌的不均勻磨損和安裝質量是造成導軌誤差的重要因素。傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。它是由傳動鏈中各組成環節的製造和裝配誤差，以及使用過程中的磨損所引起的。
2、加工刀具的失誤
任何刀具在切削過程中都不可避免要產生磨損，並由此引起工件尺寸和形狀地改變。刀具幾何誤差對機械加工誤差的影響隨刀具種類的不同而不同：採用定尺寸刀具加工時，刀具的製造誤差會直接影響工件的加工精度;而對一般刀具(如車刀等)，其製造誤差對機械加工誤差無直接影響。
3、加工夾具的失誤
夾具的作用是使工件相當於刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的幾何誤差對機械加工誤差(特別是位置誤差)有很大影響。
4、定位失誤
定位失誤主要包括基準不重合誤差和定位副製造不準確誤差。在機床上對工件進行加工時，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(在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準)不重合，就會產生基準不重合誤差。
工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由於定位副製造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件位置變動量，稱為定位副製造不準確誤差。定位副製造不準確誤差只有在採用調整法加工時才會產生，在試切法加工中不會產生。
5、工藝系統受力變形產生的失誤
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機械加工誤差的影響就比較大。
刀具剛度：外圓車刀在加工表面法線(y)方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。
機床部件剛度：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易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。影響機床部件剛度的因素有結合面接觸變形的影響、摩擦力的影響、低剛度零件的影響、間隙的影響。
6、工藝系統受熱變形引起的失誤
工藝系統熱變形對加工誤差的影響比較大，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%。
7、調整失誤
在機械加工的每一工序中，總要對工藝系統進行這樣或那樣的調整工作。由於調整不可能准確，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，調整誤差對機械加工誤差起到決定性的作用。
8、測量失誤
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影響測量精度。
9、工件內應力造成的失誤
沒有外力作用而存在於零件內部的應力，稱為內應力。工件上一旦產生內應力之後，就會使工件金屬處於一種高能位的不穩定狀態，它本能地要向低能位的穩定狀態轉化，並伴隨有變形發生，從而使工件喪失原有的加工精度。

㈣ 機械製造中定位誤差是什麼產生的原因是什麼

所謂定位誤差，是指由於工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，
刀具經調整後位置是不動的，即被加工表面的位置相對於定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序
基準在加工尺寸方向上的最大變動量。

㈤ 機械加工有哪些常見誤差

1、主軸回轉誤差。主軸回轉誤差是指主軸各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、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸撓度等。
2、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。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。
3、傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內聯系的傳動鏈中首末兩端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的磨損所引起。
4、刀具的幾何誤差。任何刀具在切削過程中，都不可避免要產生磨損，並由此引起工件尺寸和形狀的改變。
5、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為工序基準。在機床上對工件進行加工時，需選擇工件上若干幾何要素作為機械加工時的定位基準，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。
6、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就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表面法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。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易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。

㈥ 切削加工產生誤差的原因都有哪些方面

一般而言，切削加工誤差產生的成因，多方面的，如在車削工件時，出現圓跳動和圓柱度超差，螺紋螺距精度超差，端面平面度超差，從而影響到工件的加工精度，以下針對誤差產生原因在做詳細的說明：
1、計量誤差
在進行車削銑削加工時，計量錯誤主要包括圖樣看錯、圖樣尺寸計算錯誤、傳動間隙以及操作刻度盤未消除等，同時，量具操作方法不規范或者是在使用前沒有進行校準，從而造成加工誤差產生。比如在使用量具游標卡尺時，由於螺釘的松緊度沒有緊固好，形成測量誤差，進而導致加工誤差。又例如千分尺的使用，在具體的測量操作時，其測量力的手感也是其中的一個關鍵性問題，同時，在測量時，閱讀數值時的視線以及測量點位置的正確與否都是導致誤差產生的因素。
2、剛性不足
在進行車削銑削加工時，由於加工系統的剛性不足從而導致誤差產生。一般而言，加工系統的剛性主要與三個方面的因素相關，即工件、機床以及刀具，其中機床的轉速與切削力的大小對加工精度有直接的影響，而刀具與工件的剛性若是不達標，自然也會產生誤差，例如在加工時，若是刀具角度發生變化、切削用量大、夾具剛性不足，在綜合作用下，就必然會產生誤差，特別是對加工易變形的工件或者是大餘量的工件時，誤差產生概率就會加大。
3、刀具誤差
刀具誤差主要包括兩個方面，一是角度誤差，二是刀具磨損誤差。首先，從刀具角度誤差來講，其對切削加工所產生的影響較大。一般而言，刀具角度是根據其本身材料，結合工件材料和加工性質等多方面綜合選擇的。因此，若是刀具角度發生改變，那麼切削深度、切削力大小、切削刃口鋒利程度以及切屑變形都會造成不同程度的影響，進而影響到到加工件表面的粗糙，同時，刀具角度的變化還使得刀尖強度的降低，影響到其散熱性能，進而產生刀具誤差。其次，對於刀具磨損而言，其具有一定的隱蔽性，從而影響加工零件尺寸、精度、表面粗糙度。
4、熱變形
在加工時，由於加工工藝系統不斷的工作所產生的熱能導致熱變形，從而引起誤差。在機械加工過程中，在各種熱源的作用下，工藝系統發生熱變形，這時工件與刀具的相對運動的穩定性與准確性都會被破壞，進而引起加工誤差，而且其所產生熱變形誤差相對較大。比如在加工時，工件的受熱變形直接造成尺寸誤差和形狀誤差。
5、殘余應力
在工件加工過程中，由於受到殘余應力的影響，也會引起一定的誤差，主要是由於切削熱與切削力相互作用時，金屬內部組織發生不均勻變化，導致應力無法集中，使得整個零件在加工處於一種不穩定的狀態，即便是在常溫狀態下，零件的內部也會相應地發生一些變化，這樣，原有的設計精度就會下降，從而引起誤差的產生。
另外，機床本身精度誤差也會導致工件加工誤差的產生，對於機床本身的精度誤差原因是多方面的。例如：導軌導向誤差、傳動鏈誤差、主軸回轉誤差等等。

㈦ 機械加工的誤差類型及消除方法有哪些

在機械加工中，誤差的產生是在所難免的，但我們可以採取相應的措施，盡量降低誤差以滿足加工精度的要求。可以採用的措施包括原始誤差減少法、轉移法、均分法、均化法及補償法等。

原始誤差減少法

在生產中，如果發現有誤差的產生，並且查明了產生誤差的原因，就可以直接對誤差進行消除或減少，這種方法稱為原始誤差減少法。這是生產中應用最廣泛的一種減少誤差的基本方法。

舉例來說，在加工細長軸的時候，由於工件的剛度極差，很容易產生彎曲和振動，從而對加工精度造成影響。這時候，可以採取較大主偏角的車刀，用大進給量和反向進給的切削方式直接減小原始誤差。車刀的主偏角和進給量較大時，工件在強有力的拉伸作用下，振動會受到抑制；而反向進給由卡片一側指向尾座，同樣可以產生拉伸效果，再給尾座配上可伸縮的彈性頂尖，就不會壓彎工件。

原始誤差轉移法

將工藝中影響加工精度的原始誤差，轉移到不影響加工精度，或對加工精度影響比較小的方向及零部件上，這就是原始誤差轉移法。這種方法利用不同加工方向和零部件對誤差的敏感性不同，從而提高加工精度。

例如，轉塔車床的轉塔刀架在工作時需要經常地旋轉，因此如何保持轉位精度成為了一個難題。如果轉塔刀架外圓車刀切削基面也想卧式車床那樣在水平面內，那麼轉塔的轉位誤差就處在了敏感方向，對加工精度影響較大。而如果我們採用立刀安裝法，將刀刃的切削基面放在垂直面內，就可以把轉位誤差轉移到不敏感的方向，弱化了其對加工精度的影響。

原始誤差均分法

當定位誤差較大時，可以根據原始誤差大小，把工件均分為若干組，然後對各組分別進行調整加工。這種方法稱為原始誤差均分法。

有時候，某一道工序本身並沒有太大問題，但由於其上一道工序半成品精度達不到要求，導致這道工序出現了較大的定位誤差，從而引起了加工超差。這時候就應該使用原始誤差均分法，將半成品按誤差大小分成若干組，每組的誤差就縮小為原來的組數分之一。對各組半成品分別調整刀具與工件的相對位置，或者採用合適的定位元件，這樣就可以在不改變上道工序加工精度的前提下，有效縮小整批工件的尺寸分散范圍。

原始誤差均化法

利用零件與零件之間有密切聯系的表面相互比較，從對比中找到差異，然後進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表面的誤差不斷縮小和均分，這就是原始誤差均化法。這種方法適用於那些對加工精度要求很高的零件。

加工渦輪時，影響精度的一個關鍵因素就是機床母渦輪的累計誤差。我們可以在工件每次切削之後，將其相對於機床母渦輪轉動一個角度，再進行下一次切削。這樣就使工件中的誤差每次切削都重新分布，從而不會形成積累誤差，是加工精度得到了保證。

原始誤差補償法

加工中，已經發現了原始誤差，我們可以認為的製造出另一種新的、相反方向的誤差，用以抵消原先的原始誤差，這種方法就是原始誤差補償法。它可以視為是一種「以毒攻毒」的消除誤差方法。

在認為創造新誤差的時候，應盡量使其與原始誤差大小相等，方向相反，這樣才能夠實現減小誤差、提高精度的目的。這種操作一般來說是比較簡便的。某些情況下，原始誤差是一個變化的值，這就需要用於補償的誤差也是一個變化的值。可以通過在線檢測、在線誤差補償；偶件自動配磨以及積極控制起決定作用的誤差因素來實現積極控制的變數誤差補償。

來源：對鉤網

㈧ 機械零件的檢測與誤差原因解析

對壓縮機單螺桿專用加工機床的介紹更新時間

摘要：本文從四個方面介紹了國內現有單螺桿加工機床的布局和結構，並把優缺點一一列舉出來，由於壓縮機生產廠的單螺桿加工機床和機床資料對外保密，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機生產廠參考。
一、介紹機床的布局
壓縮機排氣量的大小決定了星輪、螺桿直徑的大小和嚙合中心距的大小，因此螺桿直徑的不同，機床的主軸與刀具的回轉中心也不同。為滿足加工不同直徑的螺桿，目前國內單螺桿加工機床的布局大致有以下幾種方案。
第一種：機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式
機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式，中心距不可調整。加工幾種直徑的螺桿就需要幾種中心距規格不同的機床。
優點：機床的結構簡單。
缺點：每種機床只能加工一種規格的螺桿，當市場上某種規格的壓縮機螺桿需要量大時，造成一台機床加工，其他機床閑置。
第二種：機床的主軸箱為可回轉式
機床可根據加工螺桿直徑的大小在加工前把主軸箱旋轉一個角度。這種主軸箱能夠回轉的機床是對上述第一種機床在使用方法上的改進，與第一種機床的結構基本相同。
優點：機床的結構簡單，能適應多種規格螺桿的加工。
缺點1：主軸箱旋轉後主軸回轉中心線與刀具回轉中心線間的距離不易精確測量。
缺點2：主軸箱旋轉後主軸前端面與刀具的回轉中心線間的距離減少，因此加工較大直徑的螺桿受到限制。
第三種：機床的主軸箱為橫向移動式
主軸箱底部與底座之間布置有矩形滑動導軌，主軸箱移動的方向垂直於主軸回轉中心線並垂直於刀具回轉中心線。主軸箱的動力通過花鍵軸傳給底座內的刀具進給機構。
根據加工螺桿直徑的大小，在加工前用手輪絲杠進給機構把主軸箱移動到適當位置，然後用螺釘將主軸箱固定在底座上。主軸箱的移動距離可用光柵尺檢測，位置誤差±0.005mm。
採用主軸箱可橫向移動的一個機床就可以加工直徑φ95～φ385mm之間任何一種規格的螺桿。
由於加工φ95～φ385mm直徑的螺桿，造成主軸前端面與刀具回轉中心線間的距離差值過大，因此在實際應用時設計成兩種規格的機床，一個機床加工φ95～φ205mm直徑的螺桿，另一個機床加工φ180～φ385mm直徑的螺桿。
優點：機床能適應多種規格螺桿的加工，每種規格的螺桿不需要配備相應的加工機床。
缺點：機床的結構和機床的裝配較前二種機床復雜，機床的造價也較前二種機床高。
二、介紹機床的主軸結構
機床主軸箱的水平主軸和底座上的立式的主軸精度的高低決定了被加工螺桿的精度，同時螺桿在壓縮機中以幾千轉的速度高速旋轉時，精度較差的螺桿會使壓縮機產生發熱、振動、效率低、磨損快等現象。
國內目前現有的單螺桿加工機床主軸結構大致有以下兩種方案。
第一種：軸承徑向游隙不可調的主軸結構
主軸前軸承採用1個雙列圓柱滾子軸承和兩個推力球軸承組合，該主軸使用雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用兩個推力球軸承承受軸向切削力。
主軸後軸承一般採用1個雙列圓柱滾子軸承或採用1個向心球軸承。
這種主軸結構的優點：主軸的加工和裝配簡單，造價較低。
缺點1：由於主軸軸承的徑向游隙不可調整，所以主軸精度較差。雖然可以利用軸承的內徑和軸徑的過盈配合來消除軸承的徑向游隙，但每個軸承的內徑和徑向游隙不是一個固定值，因此設計和加工時很難給准軸徑與軸承內徑的配合公差。
缺點2：在市場上很難買到國產或進口的C、D級或P4、P5級的推力球軸承，機床生產廠常用普通級軸承替代使用，此舉也影響了主軸精度的提高。
軸承徑向游隙不可調的主軸結構適用於一般精度的普通機床，不適用於對主軸精度要求較高的機床。
第二種：軸承徑向游隙可調的主軸結構
主軸前軸承採用一個P4級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承和1個P4級的雙列向心推力球軸承組合。該主軸使用圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用雙列向心推力球軸承承受軸向切削力和部分徑向切削力。
主軸後軸承一般採用1個P5級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承。
圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的內圈和配合軸徑均為1：12圓錐，用圓螺母鎖緊軸承則使軸承在軸向產生一個位移並使軸承的內圈膨脹，從而達到減少或消除軸承徑向游隙的目的。
這種主軸結構的優點：主軸精度較高。在主軸前端面φ230mm直徑上測量主軸的端面跳動值為0.010mm。在主軸前端φ230mm外圓上測量主軸的徑向跳動值為0.005mm。第二種結構的主軸精度比第一種主軸精度提高50%左右。
這種主軸結構的缺點：
主軸的加工工藝較復雜，主軸的裝配也需要有經驗的工人操作才能使主軸精度達到理想數值。
三、刀具進給深度的控制
不同直徑的螺桿需要加工螺旋槽的深度也不同，螺旋槽的深度從幾十毫米到一百多毫米不等，刀具進給機構大約需要旋轉進刀幾千圈才能完成一個螺桿零件的加工。
由於刀具進給機構在刀具旋轉的同時還要完成進刀動作，所以一些在普通機床上常用的機械、電氣控制切深的方法都不適用於單螺桿加工機床。
單螺桿加工機床的刀具進給機構採用以下不同的方法都可以達到控制進刀深度的目的。
第一種：摩擦離合器和電氣開關控制刀具進給深度
它的控制原理是刀具切深增大時刀具進給機構的負載扭距增大，使刀具進給機構傳動鏈中的摩擦離合器打滑，一個機械連桿機構觸發電氣開關並發出聲、光信號提示操作者，此時操作者人工操作斷開刀具進給機構的動力。
這種控制方法的優點是：控制方法簡單及零件加工和操作不受突然斷電的影響。
缺點是：加工不同直徑的螺桿需要調整摩擦離合器壓緊碟簧的預緊力。
由於每個螺桿材質的密度、硬度存在細微差異及刀具鋒利程度也存在差異，因此使這種控制方法的精度不太准確，可能導致螺桿螺旋槽的深度公差過大。
第二種：用電磁離合器、編碼器組合控制刀具進給深度
刀具進給系統中，裝有電磁離合器及一對用於檢測刀具轉動圈數的測速齒輪和一個編碼器。

結論：本文從四個方面介紹了國內現有單螺桿加工機床的布局和結構，並把優缺點一一列舉出來，由於壓縮機生產廠的單螺桿加工機床和機床資料對外保密，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機生產廠參考。

近年來，PLC在工業自動控制領域應用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬體成本等方面所表現出的綜合優勢是其它工控產品難以比擬的。隨著PLC技術的發展, 它在位置控制、過程式控制制、數據處理等方面的應用也越來越多。在機床的實際設計和生產過程中，為了提高數控機床加工的精度，對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能較其它PLC更精準，且程序的設計和調試相當方便。本文提出的是如何應用永宏PLC的NC定位控制實現機床數控系統控制功能的方法來滿足控制要求，在實際運行中是切實可行的。整機控制系統具有程序設計思路清晰、硬體電路簡單實用、可靠性高、抗干擾能力強，具有良好的性能價格比等顯著優點，其軟硬體的設計思路可供工礦企業的相關數控機床設計改造借鑒。

2 數控機床組成結構及工作過程

本例數控機床由輸入、輸出裝置、數控裝置、可編程式控制制器、伺服系統、檢測反饋裝置和機床主機等組成，如圖1所示。

圖1 數控機床組成機構圖

輸入裝置可將不同加工信息傳遞於計算機。在數控機床產生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已趨於淘汰;目前，使用鍵盤、磁碟等，大大方便了信息輸入工作。輸出指輸出內部工作參數(含機床正常、理想工作狀態下的原始參數，故障診斷參數等)，一般在機床剛工作狀態需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間後，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。數控裝置是數控機床的核心與主導，完成所有加工數據的處理、計算工作，最終實現數控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種介面電路、CRT顯示器等硬體及相應的軟體。可編程式控制制器對主軸單元實現控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速;管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數、刀具剩餘壽命及刀具刃磨次數等管理;控制主軸正反轉和停止、准停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作;還對機床外部開關(行程開關、壓力開關、溫控開關等)進行控制;對輸出信號(刀庫、機械手、回轉工作台等)進行控制。檢測反饋裝置由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，並將信息反饋於數控裝置，實現閉環控制以保證數控機床加工精度。數控機床的工作過程如圖2所示。

圖2 數控機床的工作過程框圖

數控加工的准備過程較復雜，內容多，含對零件的結構認識、工藝分析、工藝方案的制訂、加工程序編制、選用工裝及使用方法等。機床的調整主要包括刀具命名、調入刀庫、工件安裝、對刀、測量刀位、機床各部位狀態等多項工作內容。程序調試主要是對程序本身的邏輯問題及其設計合理性進行檢查和調整。試切加工則是對零件加工設計方案進行動態下的考察，而整個過程均需在前一步實現後的結果評價後再作後一步工作。試切成功後方可對零件進行正式加工，並對加工後的零件進行結果檢測。前三步工作均為待機時間，為提高工作效率，希望待機時間越短越好，越有利於機床合理使用。該項指標直接影響對機床利用率的評價(即機床實動率)。

3 機床數控系統需要解決的幾個問題

機床是由機械和電氣兩部分組成，在設計總體方案時應從機電兩方面來考慮機床各種功能的實施方案，數控機床的機械要求和數控系統的功能都很復雜，所以更應機電溝通，揚長避短。機床控制系統選件、裝配、程序編制及操作都應該比較合理，精度和穩定性都必須滿足使用要求。同時為便於調試和檢修，各項操作均設手動功能，如手動各軸快慢移動、主軸高低速旋轉、切削液及潤滑開關等。PLC按照邏輯條件進行順序動作或按照時序動作，另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行聯鎖保護動作的控制，PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制的主要產品,在機床的電氣控制中應用也比較普遍。

在實際控制中如何既能提高定位速度，同時又能保證定位精度是一項需要認真考慮並切實加以解決的問題。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對於檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。當現場條件發生變化時，系統的某些控制參數必須能作相應的修改，為滿足生產的連續性，要求對控制系統可變參數的修改應在線進行。盡管使用編程器可以方便快速地改變原設定參數，但編程器一般不能交現場操作人員使用;所以，應考慮開發其他簡便有效的方法實現PLC的可變控制參數的在線修改。另外為了防止電壓過高損壞PLC，電源輸入端加上壓敏電阻。為了防止過熱, PLC不許安裝在變壓器等發熱元件的正上方，變頻器與PLC、伺服驅動器等保持一定距離。在元件間留有適當的空隙，以便散熱，並且在配電箱上安裝風扇降溫。此外，為保證控制系統的安全與穩定運行，還應解決控制系統的安全保護問題，如系統的行程保護、故障元件的自動檢測等。

4 永宏FBs系列PLC的NC機床定位伺服控制系統分析

數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為:產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。對數控機床來說，這里的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服性能等。數控機床的功能部件對機床的功能擴展和性能的提升起著極為重要的作用，因此，它不同於一般配套件和附件的選用，不僅須與數控機床的整體結構諧和協調，融入整機系統具有最佳的匹配性能，而且還能很好地彰顯出該數控機床的個性化特徵。用於高速化的數控系統不能僅是提高數據處理能力，而是應具備熱誤差補償單元以及能實現速度前瞻控制、位置環前饋控制和加減速平穩控制等先進控制技術的功能。所以必須選擇穩定可靠的控制單元才能保證數控機床正常高效運行。

鑒於以上各項要求，筆者採用台灣永宏電機股份有限公司的FBs-44MN PLC作為該機床控制主單元，該型機具有較高的性價比，體積小，使用起來非常方便，接線簡捷。其編程軟體WinProladder有梯形圖大師之稱，易學易用且功能強大，編輯、監視、除錯等操作非常順手，按鍵、滑鼠並用及在線即時指令功能查詢與操作指引，使編輯、輸入效率倍增。同時配以人機界面進行程序參數修改、設定以及運行狀態顯示監控，可編程設置人機界面的內容。該控制系統具有可靠性高，價格便宜，結構緊湊等特點，非常適合機床的控制要求，具體控制思路如圖3所示。

圖3 採用永宏PLC FBs-44MN 的NC 機床定位電氣控制系統圖

可編程邏輯控制器是該機床各項功能的邏輯控制中心，集成於數控系統中，主要是指控制軟體的集成化，而PLC硬體則在規模較大的系統中往往採取分布式結構。由圖3可以看出，系統控制中心採用永宏PLC FBs-44MN控制，並配以人機界面進行程序參數修改、設定，以及運行狀態顯示監控，可編程設置人機界面的內容。三軸均為全數字交流伺服系統，各軸伺服電機通過連軸器帶動滾珠絲杠，以移動配有直線導軌的工作台和主軸銑頭，其定位準確，速度快。主軸銑頭由變頻器控制，根據刀具及工件和進給量，來設置主軸合理的轉速，並在程序中設定它的啟動停止。各軸均設二端極限感測器和原點感測器，冷卻和潤滑也都有異常檢測，在報警燈和人機界面處顯示報警信息由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等於零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。早期使用一般電機作為定位控制，由於速度不快、或者精度要求不高，所以足夠應對所需場合;當機械運轉為了獲取效率而將速度加快時，當產品質量、精度要求越來越高時，電機停止位置的控制就不是一般電機所能達到的了。解決這一問題的最佳方法是採用NC定位控制配合步進或伺服電機作定位控制。但在過去，由於它的價格很高，而限制了它使用的普遍性，近年來由於技術的發展及成本的降低，其價位已被用戶所接受，使用數量也越來越多。為配合這一趨勢，永宏PLC FBs系列將目前市面上專用的NC定位控制器功能整合在PLC內部SoC晶元內，除了免掉PLC與專用NC 定位控制器之間復雜的數據交換與連結程序外，更大幅降低整體成本，為用戶提供一種價廉物美、簡單方便的PLC整合NC定位控制的方案。永宏PLC FBs-44MN內部的SoC晶元含有多軸高速脈沖輸出以及高速硬體計數器，並且提供簡易使用和設計的定位程序編輯，對於這方面的應用，更是如虎添翼、如魚得水、得心應手了。PLC結合伺服驅動器所構成的NC閉環迴路控制系統中，PLC負責發送高速脈沖命令給伺服驅動器，除了裝在伺服電機的位移檢測信號直接反饋到伺服驅動器外，外加位移檢測器裝在傳動機構之後，真正反映實際位移量，並將此信號反饋到PLC 內部的高速硬體計數器，這樣就可作更精確的控制，並且可避免上述半閉環迴路的缺點。永宏PLC FBs系列的定位功能將市面上專用NC定位控制器整合在PLC內，使PLC與NC控制器能共享相同的數據區，而不需要作兩個系統之間的數據交換與同步控制等復雜的工作，但仍可用一般常用的NC 定位控制指令(例如DRV、SPD…等)。PLC控制4軸的定位工作，並可作多軸同動控制，除了提供點對點的定位速度控制，還提供了各軸間直線插補功能。當系統應用超過4軸時還可利用永宏PLC的CPU LINK功能達到更多的定位運動控制。數控機床對位置系統要求的伺服性能包括:定位速度和輪廓切削進給速度;定位精度和輪廓切削精度;精加工的表面粗糙度;在外界干擾下的穩定性。這些要求主要取決於伺服系統的靜態、動態特性。對閉環系統來說，總希望系統有較高的動態精度，即當系統有一個較小的位置誤差時，機床移動部件會迅速反應。在數控機床的加工中，伺服系統為了同時滿足高速快移和單步點動，要求進給驅動具有足夠寬的調速范圍。

單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作台的調整中使用。伺服系統最高速度的選擇要考慮到機床的機械允許界限和實際加工要求，高速度固然能提高生產率，但對驅動要求也就更高。此外，從系統控制角度看也有一個檢測與反饋的問題，尤其是在計算機控制系統中，必須考慮軟體處理的時間是否足夠。全閉環伺服系統是將位置檢測元件置於被測坐標軸的終端移動部件上，以檢測機械傳動鏈中螺距誤差、間隙及各種干擾所造成的傳動誤差，並進行反饋補償控制，從而提高機床的位置控制精度。在全閉環伺服控制系統中，對位置檢測元件和反饋元件的選擇很關鍵。感應同步器具有精度高、重復性好、抗干擾能力強，耐油耐污及維護簡單等優點，特別適合於高精度全閉環數控機床的工作場合。數控機床要求具備穩定性、快速性和准確性，而大型數控機床的機械傳動裝置轉動慣量較大，固有頻率低，要使其大大高於系統截止頻率很困難，全閉環包括了該進給系統軸幾乎所有不穩定的非線性因素，調整不當很容易使機床產生抖動現象。

因此數控機床全閉環伺服系統在保證快速性的基礎上主要是解決機床進給運動的穩定性而獲得比半閉環伺服系統高的位置精度。伺服電機的編碼器將位移檢測信號反饋到伺服驅動器，驅動器將輸入信號的脈沖頻率和脈沖數與回饋信號的頻率和脈沖數，經內部的偏差計數器與頻率轉電壓電路處理後，得到脈沖偏差值與轉速誤差值，這樣使控制伺服電機實現高速、精密的速度與位置閉環迴路處理系統。伺服電機的轉速與輸入信號的脈沖頻率成正比，而電機的移動量則由脈沖數決定。圖4是PLC控制下的伺服電機工作示意圖。

圖4 數控機床伺服電機工作示意圖

5 相關程序設計與操作

PLC通過編程器輸入程序，達到控制目的。由於PLC工作過程是循環，所以程序執行速度很快。另外軟體故障檢測設計在採用硬體設計的基礎上採用軟體檢測外部行程開關狀態，當行程開關失靈後，通過程序控制停止機床的運行，有效地減少了機床因元件失靈造成的事故。

圖5是使用編程軟體WinProladder編輯定位程序參數設定指令圖，圖6是具體操作加工程序圖。

圖5 定位程序參數設定指令圖

圖6 加工程序圖

6 結束語

我國是一個機床生產和應用大國，但數控技術的應用水平還不高，嚴重製約著我國製造業水平的提高。國際上的相關開發計劃對我國的數控技術的發展提出了嚴峻的挑戰，同時也帶來了機遇。只有選擇合適的PLC才能使定位達到預期的效果。永宏FBs系列PLC的NC定位功能在機床數控系統設計中佔有重要的地位，該機床經過長期運行表明，整個系統設計合理，控制精度高，運行可靠，提高了生產的自動化水平，減小了操作人員的勞動強度。

由於採用了PLC控制，使電氣部分的抗干擾能力增加，提高了機床的運行可靠性，因而增加了設備的柔性，提高了設備的使用效率。

㈨ 加工中可能產生誤差有哪些方面

機械加工誤差主要有以下幾類：

①尺寸誤差：鍛件加工後的實際尺寸對理想尺寸的偏離程度。理想尺寸是指圖樣上標注的最大、最小兩極限尺寸的平均值,即尺寸公差帶的中心值。

②形狀誤差：指加工後鍛件的實際表面形狀對於其理想形狀的差異（或偏離程度），如圓度、直線度等。

③位置誤差：指加工後鍛件的表面、軸線或對稱平面之間的相互位置對於其理想位置的差異（或偏離程度），如同軸度、位置度等。

④表面微觀不平度：加工後的鍛件表面上由較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀誤差。鍛件表面微觀不平度用表面粗糙度的評定參數值表示。

(9)機械零件的誤差是如何產生的擴展閱讀：

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。

㈩ 機械加工原理誤差是什麼啊

加工原理誤差基本含義：
加工原理誤差是指採用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關系進行加工而產生的誤差。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、復雜曲面加工。