机械零件的误差是如何产生的

㈠ 引起机械加工零件加工误差的因素有哪些

零件的机械加工是在由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统内完成的。零件加内工表面的几何尺寸容、几何形状和加工表面之间的相互位置关系取决于工艺系统间的相对运动关系。工件和刀具分别安装在机床和刀架上，在机床的带动下实现运动，并受机床和刀具的约束。因此，工艺系统中各种误差就会以不同的程度和方式反映为零件的加工误差。在完成任一个加工过程中，由于工艺系统各种原始误差的存在，如机床、夹具、刀具的制造误差及磨损、工件的装夹误差、测量误差、工艺系统的调整误差以及加工中的各种力和热所引起的误差等，使工艺系统间正确的几何关系遭到破坏而产生加工误差。

㈡ 机械加工产生误差主要原因有哪几点

机械加工精度通常包括尺寸精度、形状精度和位置精度等方面的内容，根据我司多年回的加工经验总结，机答械加工产生误差主要原因有下面10点：
（1）主轴回转误差，机床主轴跳动精度带来一定程度的影响。
（2）导轨误差，机床中导轨精度而导致工件形状的误差。
（3）传动链的误差，包括齿轮、螺母、蜗杆、丝杆等传动元件。影响工件表面加工精度的误差因素中，主要因素就是机床的传动链误差。
（4）刀具、夹具的误差，刀具种类的不同，对于加工精度的影响程度也不同。
（5）切削过程中受力点位置变化引起的，引起系统变形的差异，使被加工表面产生形状误差。
（6）切削力大小变化引起的加工误差。
（7）工艺系统受热变形导致的误差，机械加工过程中，工艺系统会在各种热源的作用下产生一定的热变形。
（8）机床热变形。
（9）刀具热变形。
（10）工件热变形，工件热变形主要是由切削热所导致的。

㈢ 机械加工失误的原因都有哪些内容

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按加工方式上的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理，煅造，铸造和焊接。随着现代机械加工的快速发展，机械加工技术快速发展，慢慢的涌现出了许多先进的机械加工技术方法，比如微型机械加工技术、快速成形技术、精密超精密加工技术等。
随着智能化自动化的发展，机械加工是越来越多，但是机械加工请不要来者不拒，接到合适的机械加工时可能会出现各种无法预估的失误，这些失误将会给大型机械加工厂带来无法估量的损失，那么机械加工失误的原因有哪些呢？
1、机床的加工失误
机床的加工失误主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。
主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量，它将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度失误、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。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。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起的。
2、加工刀具的失误
任何刀具在切削过程中都不可避免要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。刀具几何误差对机械加工误差的影响随刀具种类的不同而不同：采用定尺寸刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具(如车刀等)，其制造误差对机械加工误差无直接影响。
3、加工夹具的失误
夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的几何误差对机械加工误差(特别是位置误差)有很大影响。
4、定位失误
定位失误主要包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。在机床上对工件进行加工时，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(在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准)不重合，就会产生基准不重合误差。
工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件位置变动量，称为定位副制造不准确误差。定位副制造不准确误差只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。
5、工艺系统受力变形产生的失误
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机械加工误差的影响就比较大。
刀具刚度：外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。
机床部件刚度：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易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。影响机床部件刚度的因素有结合面接触变形的影响、摩擦力的影响、低刚度零件的影响、间隙的影响。
6、工艺系统受热变形引起的失误
工艺系统热变形对加工误差的影响比较大，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%。
7、调整失误
在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能准确，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，调整误差对机械加工误差起到决定性的作用。
8、测量失误
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影响测量精度。
9、工件内应力造成的失误
没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。

㈣ 机械制造中定位误差是什么产生的原因是什么

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，
刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序
基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

㈤ 机械加工有哪些常见误差

1、主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴各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、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等。
2、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。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。
3、传动链误差。传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端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的磨损所引起。
4、刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中，都不可避免要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状的改变。
5、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为工序基准。在机床上对工件进行加工时，需选择工件上若干几何要素作为机械加工时的定位基准，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。
6、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就比较大。二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。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易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。

㈥ 切削加工产生误差的原因都有哪些方面

一般而言，切削加工误差产生的成因，多方面的，如在车削工件时，出现圆跳动和圆柱度超差，螺纹螺距精度超差，端面平面度超差，从而影响到工件的加工精度，以下针对误差产生原因在做详细的说明：
1、计量误差
在进行车削铣削加工时，计量错误主要包括图样看错、图样尺寸计算错误、传动间隙以及操作刻度盘未消除等，同时，量具操作方法不规范或者是在使用前没有进行校准，从而造成加工误差产生。比如在使用量具游标卡尺时，由于螺钉的松紧度没有紧固好，形成测量误差，进而导致加工误差。又例如千分尺的使用，在具体的测量操作时，其测量力的手感也是其中的一个关键性问题，同时，在测量时，阅读数值时的视线以及测量点位置的正确与否都是导致误差产生的因素。
2、刚性不足
在进行车削铣削加工时，由于加工系统的刚性不足从而导致误差产生。一般而言，加工系统的刚性主要与三个方面的因素相关，即工件、机床以及刀具，其中机床的转速与切削力的大小对加工精度有直接的影响，而刀具与工件的刚性若是不达标，自然也会产生误差，例如在加工时，若是刀具角度发生变化、切削用量大、夹具刚性不足，在综合作用下，就必然会产生误差，特别是对加工易变形的工件或者是大余量的工件时，误差产生概率就会加大。
3、刀具误差
刀具误差主要包括两个方面，一是角度误差，二是刀具磨损误差。首先，从刀具角度误差来讲，其对切削加工所产生的影响较大。一般而言，刀具角度是根据其本身材料，结合工件材料和加工性质等多方面综合选择的。因此，若是刀具角度发生改变，那么切削深度、切削力大小、切削刃口锋利程度以及切屑变形都会造成不同程度的影响，进而影响到到加工件表面的粗糙，同时，刀具角度的变化还使得刀尖强度的降低，影响到其散热性能，进而产生刀具误差。其次，对于刀具磨损而言，其具有一定的隐蔽性，从而影响加工零件尺寸、精度、表面粗糙度。
4、热变形
在加工时，由于加工工艺系统不断的工作所产生的热能导致热变形，从而引起误差。在机械加工过程中，在各种热源的作用下，工艺系统发生热变形，这时工件与刀具的相对运动的稳定性与准确性都会被破坏，进而引起加工误差，而且其所产生热变形误差相对较大。比如在加工时，工件的受热变形直接造成尺寸误差和形状误差。
5、残余应力
在工件加工过程中，由于受到残余应力的影响，也会引起一定的误差，主要是由于切削热与切削力相互作用时，金属内部组织发生不均匀变化，导致应力无法集中，使得整个零件在加工处于一种不稳定的状态，即便是在常温状态下，零件的内部也会相应地发生一些变化，这样，原有的设计精度就会下降，从而引起误差的产生。
另外，机床本身精度误差也会导致工件加工误差的产生，对于机床本身的精度误差原因是多方面的。例如：导轨导向误差、传动链误差、主轴回转误差等等。

㈦ 机械加工的误差类型及消除方法有哪些

在机械加工中，误差的产生是在所难免的，但我们可以采取相应的措施，尽量降低误差以满足加工精度的要求。可以采用的措施包括原始误差减少法、转移法、均分法、均化法及补偿法等。

原始误差减少法

在生产中，如果发现有误差的产生，并且查明了产生误差的原因，就可以直接对误差进行消除或减少，这种方法称为原始误差减少法。这是生产中应用最广泛的一种减少误差的基本方法。

举例来说，在加工细长轴的时候，由于工件的刚度极差，很容易产生弯曲和振动，从而对加工精度造成影响。这时候，可以采取较大主偏角的车刀，用大进给量和反向进给的切削方式直接减小原始误差。车刀的主偏角和进给量较大时，工件在强有力的拉伸作用下，振动会受到抑制；而反向进给由卡片一侧指向尾座，同样可以产生拉伸效果，再给尾座配上可伸缩的弹性顶尖，就不会压弯工件。

原始误差转移法

将工艺中影响加工精度的原始误差，转移到不影响加工精度，或对加工精度影响比较小的方向及零部件上，这就是原始误差转移法。这种方法利用不同加工方向和零部件对误差的敏感性不同，从而提高加工精度。

例如，转塔车床的转塔刀架在工作时需要经常地旋转，因此如何保持转位精度成为了一个难题。如果转塔刀架外圆车刀切削基面也想卧式车床那样在水平面内，那么转塔的转位误差就处在了敏感方向，对加工精度影响较大。而如果我们采用立刀安装法，将刀刃的切削基面放在垂直面内，就可以把转位误差转移到不敏感的方向，弱化了其对加工精度的影响。

原始误差均分法

当定位误差较大时，可以根据原始误差大小，把工件均分为若干组，然后对各组分别进行调整加工。这种方法称为原始误差均分法。

有时候，某一道工序本身并没有太大问题，但由于其上一道工序半成品精度达不到要求，导致这道工序出现了较大的定位误差，从而引起了加工超差。这时候就应该使用原始误差均分法，将半成品按误差大小分成若干组，每组的误差就缩小为原来的组数分之一。对各组半成品分别调整刀具与工件的相对位置，或者采用合适的定位元件，这样就可以在不改变上道工序加工精度的前提下，有效缩小整批工件的尺寸分散范围。

原始误差均化法

利用零件与零件之间有密切联系的表面相互比较，从对比中找到差异，然后进行相互修正或互为基准加工，使工件被加工表面的误差不断缩小和均分，这就是原始误差均化法。这种方法适用于那些对加工精度要求很高的零件。

加工涡轮时，影响精度的一个关键因素就是机床母涡轮的累计误差。我们可以在工件每次切削之后，将其相对于机床母涡轮转动一个角度，再进行下一次切削。这样就使工件中的误差每次切削都重新分布，从而不会形成积累误差，是加工精度得到了保证。

原始误差补偿法

加工中，已经发现了原始误差，我们可以认为的制造出另一种新的、相反方向的误差，用以抵消原先的原始误差，这种方法就是原始误差补偿法。它可以视为是一种“以毒攻毒”的消除误差方法。

在认为创造新误差的时候，应尽量使其与原始误差大小相等，方向相反，这样才能够实现减小误差、提高精度的目的。这种操作一般来说是比较简便的。某些情况下，原始误差是一个变化的值，这就需要用于补偿的误差也是一个变化的值。可以通过在线检测、在线误差补偿；偶件自动配磨以及积极控制起决定作用的误差因素来实现积极控制的变量误差补偿。

来源：对钩网

㈧ 机械零件的检测与误差原因解析

对压缩机单螺杆专用加工机床的介绍更新时间

摘要：本文从四个方面介绍了国内现有单螺杆加工机床的布局和结构，并把优缺点一一列举出来，由于压缩机生产厂的单螺杆加工机床和机床资料对外保密，以上介绍难免有片面、不妥之处，因此仅供单螺杆压缩机生产厂参考。
一、介绍机床的布局
压缩机排气量的大小决定了星轮、螺杆直径的大小和啮合中心距的大小，因此螺杆直径的不同，机床的主轴与刀具的回转中心也不同。为满足加工不同直径的螺杆，目前国内单螺杆加工机床的布局大致有以下几种方案。
第一种：机床的主轴与刀具回转中心的中心距为固定式
机床的主轴与刀具回转中心的中心距为固定式，中心距不可调整。加工几种直径的螺杆就需要几种中心距规格不同的机床。
优点：机床的结构简单。
缺点：每种机床只能加工一种规格的螺杆，当市场上某种规格的压缩机螺杆需要量大时，造成一台机床加工，其他机床闲置。
第二种：机床的主轴箱为可回转式
机床可根据加工螺杆直径的大小在加工前把主轴箱旋转一个角度。这种主轴箱能够回转的机床是对上述第一种机床在使用方法上的改进，与第一种机床的结构基本相同。
优点：机床的结构简单，能适应多种规格螺杆的加工。
缺点1：主轴箱旋转后主轴回转中心线与刀具回转中心线间的距离不易精确测量。
缺点2：主轴箱旋转后主轴前端面与刀具的回转中心线间的距离减少，因此加工较大直径的螺杆受到限制。
第三种：机床的主轴箱为横向移动式
主轴箱底部与底座之间布置有矩形滑动导轨，主轴箱移动的方向垂直于主轴回转中心线并垂直于刀具回转中心线。主轴箱的动力通过花键轴传给底座内的刀具进给机构。
根据加工螺杆直径的大小，在加工前用手轮丝杠进给机构把主轴箱移动到适当位置，然后用螺钉将主轴箱固定在底座上。主轴箱的移动距离可用光栅尺检测，位置误差±0.005mm。
采用主轴箱可横向移动的一个机床就可以加工直径φ95～φ385mm之间任何一种规格的螺杆。
由于加工φ95～φ385mm直径的螺杆，造成主轴前端面与刀具回转中心线间的距离差值过大，因此在实际应用时设计成两种规格的机床，一个机床加工φ95～φ205mm直径的螺杆，另一个机床加工φ180～φ385mm直径的螺杆。
优点：机床能适应多种规格螺杆的加工，每种规格的螺杆不需要配备相应的加工机床。
缺点：机床的结构和机床的装配较前二种机床复杂，机床的造价也较前二种机床高。
二、介绍机床的主轴结构
机床主轴箱的水平主轴和底座上的立式的主轴精度的高低决定了被加工螺杆的精度，同时螺杆在压缩机中以几千转的速度高速旋转时，精度较差的螺杆会使压缩机产生发热、振动、效率低、磨损快等现象。
国内目前现有的单螺杆加工机床主轴结构大致有以下两种方案。
第一种：轴承径向游隙不可调的主轴结构
主轴前轴承采用1个双列圆柱滚子轴承和两个推力球轴承组合，该主轴使用双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，使用两个推力球轴承承受轴向切削力。
主轴后轴承一般采用1个双列圆柱滚子轴承或采用1个向心球轴承。
这种主轴结构的优点：主轴的加工和装配简单，造价较低。
缺点1：由于主轴轴承的径向游隙不可调整，所以主轴精度较差。虽然可以利用轴承的内径和轴径的过盈配合来消除轴承的径向游隙，但每个轴承的内径和径向游隙不是一个固定值，因此设计和加工时很难给准轴径与轴承内径的配合公差。
缺点2：在市场上很难买到国产或进口的C、D级或P4、P5级的推力球轴承，机床生产厂常用普通级轴承替代使用，此举也影响了主轴精度的提高。
轴承径向游隙不可调的主轴结构适用于一般精度的普通机床，不适用于对主轴精度要求较高的机床。
第二种：轴承径向游隙可调的主轴结构
主轴前轴承采用一个P4级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承和1个P4级的双列向心推力球轴承组合。该主轴使用圆锥孔的双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，使用双列向心推力球轴承承受轴向切削力和部分径向切削力。
主轴后轴承一般采用1个P5级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承。
圆锥孔双列圆柱滚子轴承的内圈和配合轴径均为1：12圆锥，用圆螺母锁紧轴承则使轴承在轴向产生一个位移并使轴承的内圈膨胀，从而达到减少或消除轴承径向游隙的目的。
这种主轴结构的优点：主轴精度较高。在主轴前端面φ230mm直径上测量主轴的端面跳动值为0.010mm。在主轴前端φ230mm外圆上测量主轴的径向跳动值为0.005mm。第二种结构的主轴精度比第一种主轴精度提高50%左右。
这种主轴结构的缺点：
主轴的加工工艺较复杂，主轴的装配也需要有经验的工人操作才能使主轴精度达到理想数值。
三、刀具进给深度的控制
不同直径的螺杆需要加工螺旋槽的深度也不同，螺旋槽的深度从几十毫米到一百多毫米不等，刀具进给机构大约需要旋转进刀几千圈才能完成一个螺杆零件的加工。
由于刀具进给机构在刀具旋转的同时还要完成进刀动作，所以一些在普通机床上常用的机械、电气控制切深的方法都不适用于单螺杆加工机床。
单螺杆加工机床的刀具进给机构采用以下不同的方法都可以达到控制进刀深度的目的。
第一种：摩擦离合器和电气开关控制刀具进给深度
它的控制原理是刀具切深增大时刀具进给机构的负载扭距增大，使刀具进给机构传动链中的摩擦离合器打滑，一个机械连杆机构触发电气开关并发出声、光信号提示操作者，此时操作者人工操作断开刀具进给机构的动力。
这种控制方法的优点是：控制方法简单及零件加工和操作不受突然断电的影响。
缺点是：加工不同直径的螺杆需要调整摩擦离合器压紧碟簧的预紧力。
由于每个螺杆材质的密度、硬度存在细微差异及刀具锋利程度也存在差异，因此使这种控制方法的精度不太准确，可能导致螺杆螺旋槽的深度公差过大。
第二种：用电磁离合器、编码器组合控制刀具进给深度
刀具进给系统中，装有电磁离合器及一对用于检测刀具转动圈数的测速齿轮和一个编码器。

结论：本文从四个方面介绍了国内现有单螺杆加工机床的布局和结构，并把优缺点一一列举出来，由于压缩机生产厂的单螺杆加工机床和机床资料对外保密，以上介绍难免有片面、不妥之处，因此仅供单螺杆压缩机生产厂参考。

近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。

2 数控机床组成结构及工作过程

本例数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，如图1所示。

图1 数控机床组成机构图

输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰;目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等)，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速;管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理;控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作;还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。数控机床的工作过程如图2所示。

图2 数控机床的工作过程框图

数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制、选用工装及使用方法等。机床的调整主要包括刀具命名、调入刀库、工件安装、对刀、测量刀位、机床各部位状态等多项工作内容。程序调试主要是对程序本身的逻辑问题及其设计合理性进行检查和调整。试切加工则是对零件加工设计方案进行动态下的考察，而整个过程均需在前一步实现后的结果评价后再作后一步工作。试切成功后方可对零件进行正式加工，并对加工后的零件进行结果检测。前三步工作均为待机时间，为提高工作效率，希望待机时间越短越好，越有利于机床合理使用。该项指标直接影响对机床利用率的评价(即机床实动率)。

3 机床数控系统需要解决的几个问题

机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品,在机床的电气控制中应用也比较普遍。

在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用;所以，应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。另外为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。为了防止过热, PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温。此外，为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。

4 永宏FBs系列PLC的NC机床定位伺服控制系统分析

数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为:产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。数控机床的功能部件对机床的功能扩展和性能的提升起着极为重要的作用，因此，它不同于一般配套件和附件的选用，不仅须与数控机床的整体结构谐和协调，融入整机系统具有最佳的匹配性能，而且还能很好地彰显出该数控机床的个性化特征。用于高速化的数控系统不能仅是提高数据处理能力，而是应具备热误差补偿单元以及能实现速度前瞻控制、位置环前馈控制和加减速平稳控制等先进控制技术的功能。所以必须选择稳定可靠的控制单元才能保证数控机床正常高效运行。

鉴于以上各项要求，笔者采用台湾永宏电机股份有限公司的FBs-44MN PLC作为该机床控制主单元，该型机具有较高的性价比，体积小，使用起来非常方便，接线简捷。其编程软件WinProladder有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。同时配以人机界面进行程序参数修改、设定以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。该控制系统具有可靠性高，价格便宜，结构紧凑等特点，非常适合机床的控制要求，具体控制思路如图3所示。

图3 采用永宏PLC FBs-44MN 的NC 机床定位电气控制系统图

可编程逻辑控制器是该机床各项功能的逻辑控制中心，集成于数控系统中，主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。由图3可以看出，系统控制中心采用永宏PLC FBs-44MN控制，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据刀具及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。早期使用一般电机作为定位控制，由于速度不快、或者精度要求不高，所以足够应对所需场合;当机械运转为了获取效率而将速度加快时，当产品质量、精度要求越来越高时，电机停止位置的控制就不是一般电机所能达到的了。解决这一问题的最佳方法是采用NC定位控制配合步进或伺服电机作定位控制。但在过去，由于它的价格很高，而限制了它使用的普遍性，近年来由于技术的发展及成本的降低，其价位已被用户所接受，使用数量也越来越多。为配合这一趋势，永宏PLC FBs系列将目前市面上专用的NC定位控制器功能整合在PLC内部SoC芯片内，除了免掉PLC与专用NC 定位控制器之间复杂的数据交换与连结程序外，更大幅降低整体成本，为用户提供一种价廉物美、简单方便的PLC整合NC定位控制的方案。永宏PLC FBs-44MN内部的SoC芯片含有多轴高速脉冲输出以及高速硬件计数器，并且提供简易使用和设计的定位程序编辑，对于这方面的应用，更是如虎添翼、如鱼得水、得心应手了。PLC结合伺服驱动器所构成的NC闭环回路控制系统中，PLC负责发送高速脉冲命令给伺服驱动器，除了装在伺服电机的位移检测信号直接反馈到伺服驱动器外，外加位移检测器装在传动机构之后，真正反映实际位移量，并将此信号反馈到PLC 内部的高速硬件计数器，这样就可作更精确的控制，并且可避免上述半闭环回路的缺点。永宏PLC FBs系列的定位功能将市面上专用NC定位控制器整合在PLC内，使PLC与NC控制器能共享相同的数据区，而不需要作两个系统之间的数据交换与同步控制等复杂的工作，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轴的定位工作，并可作多轴同动控制，除了提供点对点的定位速度控制，还提供了各轴间直线插补功能。当系统应用超过4轴时还可利用永宏PLC的CPU LINK功能达到更多的定位运动控制。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括:定位速度和轮廓切削进给速度;定位精度和轮廓切削精度;精加工的表面粗糙度;在外界干扰下的稳定性。这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说，总希望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，机床移动部件会迅速反应。在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。

单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度固然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统控制角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机控制系统中，必须考虑软件处理的时间是否足够。全闭环伺服系统是将位置检测元件置于被测坐标轴的终端移动部件上，以检测机械传动链中螺距误差、间隙及各种干扰所造成的传动误差，并进行反馈补偿控制，从而提高机床的位置控制精度。在全闭环伺服控制系统中，对位置检测元件和反馈元件的选择很关键。感应同步器具有精度高、重复性好、抗干扰能力强，耐油耐污及维护简单等优点，特别适合于高精度全闭环数控机床的工作场合。数控机床要求具备稳定性、快速性和准确性，而大型数控机床的机械传动装置转动惯量较大，固有频率低，要使其大大高于系统截止频率很困难，全闭环包括了该进给系统轴几乎所有不稳定的非线性因素，调整不当很容易使机床产生抖动现象。

因此数控机床全闭环伺服系统在保证快速性的基础上主要是解决机床进给运动的稳定性而获得比半闭环伺服系统高的位置精度。伺服电机的编码器将位移检测信号反馈到伺服驱动器，驱动器将输入信号的脉冲频率和脉冲数与回馈信号的频率和脉冲数，经内部的偏差计数器与频率转电压电路处理后，得到脉冲偏差值与转速误差值，这样使控制伺服电机实现高速、精密的速度与位置闭环回路处理系统。伺服电机的转速与输入信号的脉冲频率成正比，而电机的移动量则由脉冲数决定。图4是PLC控制下的伺服电机工作示意图。

图4 数控机床伺服电机工作示意图

5 相关程序设计与操作

PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC工作过程是循环，所以程序执行速度很快。另外软件故障检测设计在采用硬件设计的基础上采用软件检测外部行程开关状态，当行程开关失灵后，通过程序控制停止机床的运行，有效地减少了机床因元件失灵造成的事故。

图5是使用编程软件WinProladder编辑定位程序参数设定指令图，图6是具体操作加工程序图。

图5 定位程序参数设定指令图

图6 加工程序图

6 结束语

我国是一个机床生产和应用大国，但数控技术的应用水平还不高，严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战，同时也带来了机遇。只有选择合适的PLC才能使定位达到预期的效果。永宏FBs系列PLC的NC定位功能在机床数控系统设计中占有重要的地位，该机床经过长期运行表明，整个系统设计合理，控制精度高，运行可靠，提高了生产的自动化水平，减小了操作人员的劳动强度。

由于采用了PLC控制，使电气部分的抗干扰能力增加，提高了机床的运行可靠性，因而增加了设备的柔性，提高了设备的使用效率。

㈨ 加工中可能产生误差有哪些方面

机械加工误差主要有以下几类：

①尺寸误差：锻件加工后的实际尺寸对理想尺寸的偏离程度。理想尺寸是指图样上标注的最大、最小两极限尺寸的平均值,即尺寸公差带的中心值。

②形状误差：指加工后锻件的实际表面形状对于其理想形状的差异（或偏离程度），如圆度、直线度等。

③位置误差：指加工后锻件的表面、轴线或对称平面之间的相互位置对于其理想位置的差异（或偏离程度），如同轴度、位置度等。

④表面微观不平度：加工后的锻件表面上由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差。锻件表面微观不平度用表面粗糙度的评定参数值表示。

(9)机械零件的误差是如何产生的扩展阅读：

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。

㈩ 机械加工原理误差是什么啊

加工原理误差基本含义：
加工原理误差是指采用了近似的刀刃轮廓或近似的传动关系进行加工而产生的误差。加工原理误差多出现于螺纹、齿轮、复杂曲面加工。