① 数控车床加工尺寸精度的误差原因都有哪些
尺寸精度是指加工后的工件尺寸和图纸尺寸要求相符合的程度。两者不相符合的程度通常是用误差大小来衡量。误差包括加工误差、安装误差和定位误差。其中,后两种误差是与工件和刀具的定位、安装有关,和加工本身无关。要提高加工精度减小加工误差,首先要选择高精度的机床,保证工件和刀具的安装定位精度,其次主要与数控车床加工工艺有关。
工艺系统中的各组成部分,包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差、使用中的磨损都直接影响工件的加工精度。也就是说,在加工过程中工艺系统会产生各种误差,从而改变刀具和工件在切削运动过程中的相互位置关系而影响零件的加工精度。数控车床加工认准钛浩机械,专业品质保障,这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关,产生加工误差的主要因素有:
1、加工原理误差
加工原理误差是由于采用了近似的加工运动方式或者近似的刀具轮廓而产生的误差,因在加工原理上存在误差,故称加工原理误差。只要原理误差在允许范围内,这种加工方式仍是可行的。
2、机床的几何误差
机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损,都直接影响工件的加工精度。其中主要是机床主轴回转运动、机床导轨直线运动和机床传动链的误差。
3、刀具的制造误差及弹性变形
我们很多人都有这样的经历,就是在前一刀车削了几毫米切深以后,发现离想要的尺寸还差几丝或者十几丝时,再按计划进行下一刀切削时,发现多切了很多,尺寸可能超差了。那么这样的情况我们认真分析过其中的原因吗?有人说,这可能是因为机床间隙比较大所致,而在同一进刀方向上是不会受间隙影响的,其真正原因就是弹性形变和弹性恢复。
弹性形变表现在刀具、机床丝杠副、刀架、加工零件本身等对象的形变,使刀具相对工件出现后退,阻力减小时形变恢复又会出现过切,使工件报废。产生形变的最终原因是这些对象的强度不足和切削力太大。
弹性形变会直接影响零件加工尺寸精度,有时还会影响几何精度(如零件变形时容易产生锥度,因为远离卡盘的位置形变幅度越大),刀具的强度不足,我们可以设法提高,有时机床和零件本身的强度,我们是没法选择或改变的,所以我们只能从减小切削力方面着手,来设法克服弹性形变,切深越小、刀具越锋利、工件材料硬度较低、走刀速度减小等都会减小实际切削阻力,都会减轻弹性形变。
所以为了保证工件的尺寸精度,我们往往把精加工、半精加工和粗加工分开,也就是说把弹性形变大的和弹性形变小的不同工序分开进行(粗加工时追求效率基本不追求精度,刀具需要偏钝,侧重强度,精加工时切削量很小,追求精度,刀具侧重锋利,减小切削阻力),在对刀试切时,就按照不同工序实际加工时的切深进行试切,确保试切时和实际加工时阻力和弹性形变幅度大致相当,确保数控机床坐标系建立准确,确保普通机床进刀准确;然后在精加工时尽可能采用比较锋利的刀具,最大程度减小切削抗力、减小形变。
刀具的制造误差、安装误差以及使用中的磨损,都影响工件的加工精度。刀具在切削过程中,切削刃、刀面与工件、切屑产生强烈摩擦,使刀具磨损。当刀具磨损达到一定值时,工件的表面粗糙度值增大,切屑颜色和形状发生变化,并伴有振动。刀具磨损将直接影响切削生产率、加工质量和成本。
4、夹具误差
夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等,这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。
4.1、基准不重合误差
当定位基准与工序基准不重合时而造成的加工误差,称为基准不重合误差,其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差。
4.2、基准位移误差
工件在夹具中定位时,由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响,导致定位基准与限位基准不能重合,从而使各个工件的位置不一致,给加工尺寸造成误差,这个误差称为基准位移误差。
5、转速对加工的影响
正常情况下,大家知道,转速越高,切削的效率越高,效率就是利润,所以,我们要在条件允许的情况下,运行尽可能高的转速进行切削。但转速、工件直径确定切削线速度,线速度受工件硬度、强度、塑性、含碳量、含难切削合金量和刀具的硬度及几何性能等因素制约,所以要在线速度限制下选择尽可能高的转速。另外转速高低选择要根据不同材质的刀具确定,例如高速钢加工钢件时,转速较低时粗糙度较好,而硬质合金刀具则转速较高时,粗糙度较好。再者,在加工细长轴或薄壁件时,要注意将转速调整避开零件共振区,防止产生振纹影响表面粗糙度。
6、切削要素对表面粗糙度的影响
我们知道工件材质较硬时,加工后工件表面粗糙度较好,另外当工件材料的可塑性和延展性越高时(如铜材、铝材),就需要刀具越锋利才能加工出比较好的表面粗糙度,灰铸铁加工相对于钢件加工来说,因为成份复杂,含杂质程度高,就需要刀具硬度较高。有些延展性较高强度又较高的合金材料,就需要锋利却又能保证强度的刀具,所以就比较难加工(如不锈钢、镍基耐热合金、钛合金等)。
除了材料对刀具提出要求以外,切削要素对表面粗糙度也会产生影响,当精加工切深太小,甚至比刀具刃厚还小时,刀刃已不能实现正常切削,所以产生挤压,也就会出现很差的表面粗糙度。当切深太大,甚至使刀具产生弯曲时,这时工件材料是被撕裂下来的,所以在工件上会留下很多丝状铁屑残留和较明显的纹路。走刀速度对工件表面粗糙度的影响也是相当明显的,当走刀速度加快或刀具副偏角不恰当时,会使走刀纹路高度加大,也就使表面粗糙度变差。
刀具不是很锋利的情况下,切深太小,甚至比刀刃厚度还小时,已经不是正常的切削了,只能属于“刮”或“研”,所加工工件表面粗糙度会下降,工件表面出现细微白丝,好像笼罩一层白雾,所以要注意控制。
② 数控车床加工中心使用后产生的精度误差的原因有哪些
生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有以下方面:
1)机床进给单位被改动或变化
2)机床各轴的零点偏置(NULLOFFSET)异常
3)轴向的反向间隙(BACKLASH)异常
4)电机运行状态异常,即电气及控制部分故障
5)此外,加工程序的编制、刀具的选择及人为因素,也可能导致加工精度异常。
1.系统参数发生变化或改动
系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如SIEMENS、FANUC数控系统,其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理,常常影响到零点偏置和间隙的变化,故障处理完毕应作适时地调整和修改;另一方面,由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化,需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。
2.机械故障导致的加工精度异常
一台THM6350卧式加工中心,采用FANUC0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中,突然发现Z轴进给异常,造成至少1mm的切削误差量(Z向过切)。调查中了解到:故障是突然发生的。机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常,且回参考点正常;无任何报警提示,电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为,主要应对以下几方面逐一进行检查。
(1)检查机床精度异常时正运行的加工程序段,特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54~G59)的校对及计算。
(2)在点动方式下,反复运动Z轴,经过视、触、听对其运动状态诊断,发现Z向运动声音异常,特别是快速点动,噪声更加明显。由此判断,机械方面可能存在隐患。
(3)检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴,(将手脉倍率定为1×100的挡位,即每变化一步,电机进给0.1mm),配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动,手脉每变化一步,机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm,说明电机运行良好,定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上,可以分为四个阶段:①机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为d=0.1mm>;d2>d3(斜率小于1);③机床机构实际未移动,表现出最标准的反向间隙;④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1),恢复到机床的正常运动。
无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿,其表现出的特征是:除第③阶段能够补偿外,其他各段变化仍然存在,特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现,间隙补偿越大,第①段的移动距离也越大。
分析上述检查,数控技工培训认为存在几点可能原因:一是电机有异常;二是机械方面有故障;三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障,将电机和丝杠完全脱开,分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常;在对机械部分诊断中发现,用手盘动丝杠时,返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下,应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损,且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
3.机床电气参数未优化电机运行异常
一台数控立式铣床,配置FANUC0-MJ数控系统。在加工过程中,发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙,且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重,启停时不太明显,JOG方式下较明显。
分析认为,故障原因有两点,一是机械反向间隙较大;二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能,对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿;调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数,X轴电机的抖动消除,机床加工精度恢复正常。
4.机床位置环异常或控制逻辑不妥
一台TH61140镗铣床加工中心,数控系统为FANUC18i,全闭环控制方式。加工过程中,发现该机床Y轴精度异常,精度误差最小在0.006mm左右,最大误差可达到1.400mm.检查中,机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下,以G54坐标系运行一段程序即“G90G54Y80F100;M30;”,待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”,记录下该值。然后在手动方式下,将机床Y轴点动到其他任意位置,再次在MDI方式下执行上面的语句,待机床停止后,发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992”,同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm.按照同样的方法,将Y轴点动到不同的位置,反复执行该语句,数显的示值不定。用百分表对Y轴进行检测,发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致,从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查,重新作补偿,均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题,但为什么产生如此大的误差,却未出现相应的报警信息呢?进一步检查发现,该轴为垂直方向的轴,当Y轴松开时,主轴箱向下掉,造成了超差。
对机床的PLC逻辑控制程序做了修改,即在Y轴松开时,先把Y轴使能加载,再把Y轴松开;而在夹紧时,先把轴夹紧后,再把Y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。文章链接:数控等离子切割机 http://www.hycsk.com
③ 数控车床加工误差的产生都有哪些原因
1、定位误差。
一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称之为工序基准。在机床上对工件进行加工时,必须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。
二是定位副制造不准确误差。夹具上的元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造不准确和定位副间的配合间隙引起工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。
2、刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中,都不可避免产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确的选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理的选用刀具几何参数和切削用量,正确的采用冷却液等,均能最大限度减少刀具和尺寸磨损。必要时还可以用补偿装置对刀具尺寸磨损进行补偿。
3、车床主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴个瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。产生主轴径向回转误差的主要原因有:主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。适当提高主轴及箱体的制造精度,选用高精度的轴承,提高主轴部件的装配精度,对高速主轴部件进行平衡,对滚动轴承进行预紧等。均可提高机床主轴的回转精度。
4、调整误差。在机械加工每一道工序中,总要对工艺系统进行这样和那样的调整工作。由于调整不可能绝对准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。
5、传动链误差。传动链的传动误差是指内联系传动链中首末两轮传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差,以及使用过程中磨损所引起的误差。
6、工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响别较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。
7、导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度。除了导轨本身的制造误差外,导轨的不均匀磨损和安装质量,也是造成导轨误差的重要因素。
8、测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接测量精度。如:温度、振动、灰尘等,其中温度引起的测量误差最大。
9、人员误差。人员误差是由测量人员主管因素和操作者技术水平所引起的误差。测量人员对量具使用的方法不正确,对读数值的分辨能力和对量具的调节能力不强等因素引起的测量无差。
10、工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响比较大。二是刀具的刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向的刚度很大,其变形可以忽略不计。车削直径较小内孔时,刀杆细刚度很差,刀杆受力变形很大,对加工孔的精度有很大的影响。三是机床部件的刚度。机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简便计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件的刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。
两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所消耗的能量,它消耗与摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残变形才逐渐减小到零。
④ 数控车床加工误差大概有哪些原因
刀具磨损,刀具安装中心高不对,对刀不准,螺纹刀安装角度不对,加工程序错误,机床传动部分间隙太大,机床刚性不好,机床构造精度不好,都会造成加工误差。
加工误差:加工误差是指零件加工后的实际几何参数(几何尺寸、几何形状和相互位置)与理想几何参数之间偏差的程度。零件加工后实际几何参数与理想几何参数之间的符合程度即为加工精度。加工误差越小,符合程度越高,加工精度就越高。加工精度与加工误差是一个问题的两种提法。所以,加工误差的大小反映了加工精度的高低。
⑤ 数控车床X轴严重追随误差超过什么原因
参数设置错误
伺服系统故障或机床机械传动系统的故障
⑥ 数控机床几何误差都有哪些原因形成的
数控机床几何误差和由温度引起的误差两者共计约占机床总体误差的的一半以上,其中几何误差相对稳定,易于进行误差补偿。普遍认为数控机床的几何误差由以下五个原因原因引起的。
1、热变形误差:由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。
2、机床的控制系统误差:包括机床轴系的伺服误差(轮廓跟随误差),数控插补算法误差。
3、机床的原始制造误差:是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差,是数控机床几何误差产生的主要原因。
4、切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差:包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”,它造成加工零件的形状畸变,尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时,这一误差更为严重。
5、机床的振动误差:在切削加工时,数控机床由于工艺的柔性和工序的多变,其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域,从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。
数控机床的系统误差是机床本身固有的误差,具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分,也具有可重复性。利用该特性,可对其进行“离线测量”,可采用“离线检测——开环补偿”的技术来加以修正和补偿,使其减小,达到机床精度强化的目的。随机误差具有随机性,必须采用“在线检测——闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响,该方法对测量仪器、测量环境要求严格,所以难于推广应用。所以在误差处理的道路上还必须走更多的路,找到更好更适合的处理方法。
⑦ 数控车床加工后的工件尺寸误差很大是什么情况
加工后的工件尺寸误差很大一种可能是丝杠或丝母与车床连接松动。空走时没有吃刀阻力,溜板运行正常,加工时由于切削阻力增大,丝杠或丝母与车床连接处松动,造成加工工件尺寸漂移。紧固连接部分,故障即可消除。另一种可能是电动刀架造成。如果换刀后刀架不能自动锁紧,切削时刀具偏离加工点,也会造成上述现象。这时应检查刀架锁紧装置及刀架控制箱。
⑧ 数控车床加工工件局部尺寸误差大是什么原因
工件局部尺寸误差大,主要是丝母与丝杠间间隙过大所致。由于丝母与丝杠长期在某一段运行,使该段的间隙增大。程序开始时,测定的丝杠间隙被补偿到程序里,但在磨损段无法补偿,以致工件局部尺寸超差。解决的办法是修理或更换丝杠。