【影响车床加工精度的因素及补偿的措施7700字】

影响车床加工精度的因素及补偿的措施目录1绪论 11.1研究背景 11.2数控化改造内容 51.3本文工作 72数控车床的组成及工作原理 72.1数控车床的组成 82.2数控车床的工作原理 83影响数控车床加工精度的因素分析 83.1影响数控车床加工精度的主要因素 83.2影响数控车床加工精度的主要误差来源 103.3刀具的误差影响 104提高数控车床加工精度的方法和措施 114.1提高导轨几何精度 114.2误差补偿法 114.3误差防止法 114.4理论计算与CAD模拟 125结论 13参考文献 141绪论1.1研究背景数控车床作为一种先进的加工设备，在机械制造得到了广泛的应用，其经济效益和社会效益的创造也十分明显。与普通机床相比，数控机床结合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构。加工精度高，加工件复杂，适应性强，劳动强度低，已成为先进制造技术不可或缺的工艺设备。然而，在数控车床的生产加工中，精度控制对产品质量有着很大的影响，随着自动化的生产过程中的飞速发展，相应的数控加工精度也提出了新的更高的要求。在机械加工中，加工精度通常取决于加工精度、编程精度、伺服精度和插补精度所决定。数控车床加工过程中的各因素可能是导致机床最终加工误差的主要原因。没有全面的分析和控制，任何误差源可能会影响零件的加工精度。如何提高数控车床的加工精度，不仅需要对影响加工精度的各种因素进行分析，还需要掌握数控车床加工的技巧和操作方法。数控机床在我国的发展现状中国是世界上最大的机床生产，但仍在国际市场竞争的低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势，一方面，特别是在各种机床和数控机床的国内市场有很大的需求，另一方面，有也有很多国内机床销售，国外产品充斥市场。在中国的市场占有率仅为15%左右的国外数控机床90年，而95已达77%。中国的数控机床严重影响的独立研究和发展趋势。这种现象，除了外部企业，制造优质产品和促销工具的原因，最主要的原因是各种各样的中国数控机床生产，性能和结构先进，新产品（包括底座、专用机床）的开发周期长，不能为用户的需求提供满意的产品。具体来说，这个问题体现在以下五个方面：（1）中国机床厂发展的基础，产品周期大约是15到18个月，其设计时间约为5至8个月，约40%的总周期。和国外一些先进机床厂类似的产品开发周期是6至9个月，设计的约1.5至2个月，只有25%。因此，产品开发的总周期或设计时间与国外先进水平存在较大差距。（2）由于科学分析中国工厂设计工具的缺乏（如评估软件，分析整体结构的有限元分析方法和机械性能测试设备等），新产品主要是基于视觉经验和仿真设计，减少成功的机会，往往需要反复尝试的形状，它可能会错过新产品的市场机会。（3）根据用户需要使用，往往会在订单中做出一些特殊要求，即使产品将投入生产，一些用户也提出了一些要求，这就要求快速设计和修改图纸及相关技术文件。在国外，这种修改工作在几天到2个月的电脑在我们的机床厂手工操作至少1~主持下的一个星期，因为这些图纸和文件涉及多个部门，往往缺乏变化和错误现象，影响产品的质量和交货。（4）现在，中国工厂设计和技术人员在广大年轻人中，他们的专业知识和实践经验，也承担着发展的任务。（5）长期以来由于设计、制造和制造等方面缺乏有效的协调发展模式，不能从一开始就把方案发展到各方面的正确观点，容易导致重复变化，延长开发周期。为了解决这些问题，对产品整个开发过程中必须应用于计算机技术的发展，技术、优化和仿真，提高产品的结构和性能，建立CE（并行工程），设计，制造和生产人员共享的虚拟产品开发环境的协同工作和知识，使用相应的虚拟产品开发软件，从而有效地解决产品的落后局面，使企业取得良好的经济效益。普通车床数控化改造的优点作为机械制造行业的重要设备，其发展已引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促进机控制信息产生一个质的突破，导致数字技术自动化控制灵活的新一代应用数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用为人类的自动化加工提供了一种理想的手段。随着计算机的发展，数控机床得到了迅速的发展和广泛的应用，人们的传统机床和结构的概念也发生了根本的变化。数控机床以其卓越的性能和精度、灵活多样的特点吸引了世界各国的注意，并创造了机电一体化产品的发展之首。数控机床是一种数字信息，机电产品的机电一体化，它是刀具与工件之间的相对位置，机器的启动、停止、主轴转速、工件的夹紧和释放、工具选择、信息等操作如冷却记录在控制介质泵和数字代码的操作序列和数字信息发送到数控装置或计算机。经过解码、操作，发出各种命令来控制机床伺服系统或其他部件的执行，并处理所需工件。数控机床与普通机床相比，其主要优点如下：（1）适应性强，适合加工单或小批量复杂零件；数控机床改变工件的加工，只需重新编制新的工件加工程序，就可以实现工件的新加工。（2）加工精度高，加工质量稳定；（3）可以由多个坐标进行协调，可以处理复杂零件的形状；（4）加工零件更换，一般只需更换数控程序，可节省生产准备时间；（5）机器本身精度高，刚性好，可选择有效的加工量，生产效率高（通常是普通机器的3到5倍）；（6）自动化程度高的机器能降低劳动强度，改善工作条件；（7）操作人员的素质要求较高，维修人员的技术要求较高。数控机床通常由以下部件组成：（8）主机，他是数控机床的主体，包括机床、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用来完成各种切割机零件。（9）是数控装备的核心，数控机床，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、钥匙盒、纸带阅读机等）以及相应的软件进行数字输入组件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插值实现的控制功能。（10）驱动装置，它是数控机床的执行机构，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机和进给电机。在数控装置的控制下，通过电液或电液伺服系统控制主轴和进给驱动。完成几个进给机构，即可完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的绘制（11）辅助设备，数控机床，以及一些必要的支持部件，以确保数控机床的运行，如冷却，切屑，润滑，照明，监测等。本实用新型包括液压和气动装置、芯片设定装置、变换台、数控转台和数控分度头，包括刀具和监视装置。（12）编程等辅助设备，可用于备件的编程、存储等。但也有很好的经济效益；有利于生产管理的现代化；数控改造费用低；机械性能稳定可靠，结构受限；可以充分利用现有的条件；可以使用最新的控制技术；交货时间短，生产和需求。数控机床已经成为中国的主流市场需求的产品，需求量逐年增加。近年来，数控机床在中国的产业化和产品开发取得了很大的进步，特别是在高速机床、多轴、复合材料、精度等都有了很大的进步。然而，与先进国家相比，国内数控机床仍存在着类似的差距，不能满足国家建设的需要。中国是一个机器国家约三百万普通机床。但机器质量差，性能落后，单床的平均产值只有约1/先进行业国家的10，差距过大，以及紧急转型。旧机床的改造，顾名思义，就是万能机，加入了计算机控制装置，使其具有一定的自动化程度，达到加工工艺的预期目标。随着数控机床的日益普及，数控机床的技术和经济效益，大家都明白了。在国内工厂的技术改造中，数控已成为机床的一个重要方面。在许多工厂中，数控机床是由数控机床采购，数字化和PC技术被用来改造普通机床，取得了良好的经济效益。中国有限的经济资源，规模大、状态机的高需求，不能拿出钱来购买新的数控机床的类型，和我们的许多老机器，经济的通用机床的控制系统，使其能满足加工的需要，还可以提高对该机的自动化程度，更与国情中国行。1984，中国开始产生一种改造旧机床的经济型数控系统。到目前为止，许多厂家已经开发了经济型数控系统。预计未来机床的经济转型将得到迅速发展和普及。所以本次毕业设计的实例具有典型性和实用性。1.2数控化改造的内容数控车床的主要内容和主要结构形式如下：1、送料轴的转换普通车床的X轴和Z轴由同一电机驱动。由驱动箱和滑动箱驱动刀具运动以获得不同的工件距离。Z轴运动由行走轮驱动。得到不同数量的饲料的箱子是X轴运动。车床的一般数控变形通常由刀盒和滑块取出，开关链切换到伺服（或步进）：Z轴：纵向电机、齿轮箱（或联轴器）、立式滚珠丝杠、大支架、立式数控指令，获得不同刀数和间距。X轴：卧式电机，齿轮箱（或联轴器），水平滚珠丝杠，水平滑块，卧式数控指令，得到不同数量的刀具。在整个传动链传动精度得到改造后，在保证机床刚度的前提下，滚珠丝杠的精度、排架的选择和机床导轨的精度是非常重要的。（1）滚珠丝杠副的选择和布置；大多数普通车床用于T型螺钉和其他滑动螺钉。与滚珠丝杠相比，传动效率低，不能适应高速运动。此外，由于磨损快，导致维修精度和使用寿命低的特点，数控机床一般将经常更换滚珠丝杠。滚珠螺杆具有以下特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.90~0.96；如果你使用坚果，可以完全消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，几乎与速度无关，静摩擦力很小，保证运动平稳，不易穿，低速爬行现象；使用寿命长，维护良好的精度。因此，应该注意的是，滚珠丝杠不能锁紧，可逆的，即，旋转运动可以转换成直线运动，或直线运动成旋转运动，所以垂直和倾斜螺丝使用应增加制动装置或平衡装置。根据滚珠丝杠的旋转，滚珠丝杠可分为外循环和内循环两种。根据螺母结构，螺母可分为两个螺母和一个螺母。在过渡时应根据具体情况和结构设置，因为外螺螺母后面的螺母外，所以容易损坏和卡住的现象，但内部比赛的背后，在内部的球，而不是卡住的现象。由于两个螺母不仅装配，预紧调整比单螺母更方便，而且传动刚性比单螺母要大，只要机床的空间结构满足机床的一般要求，双螺母结构在多个循环。变形滚珠丝杠的变形直径一般与原T型螺杆直径相近。对于特殊要求，机器应根据杆系统的稳定性计算临界转速，最后确定滚珠丝杠的直径。导致机床在变形性能较低的前提下，机床传动精度的提高。机床的传动精度保证了机床的刚度，与螺杆本身和轴承的布置形式精度有很大关系，一般机床一般反之，P4满足要求，专用精密机床P3级甚至更高。丝杠轴承的共同布置可根据不同的需要分为以下几种，如图1所示。(a)(b)(c) (d)图1丝杠副轴承的布置①.图1－a中为一端固定，一端浮空的布置方式。这种类型物件的安装负载能力较小，轴向刚度较低，一般适应于短螺丝，如调整数控机床和升降台式数控铣床的垂直坐标。②.图1－b中为一端固定，一端支撑的布置方式。这种类型的安装在螺丝上较长，转速比较高的场合，当力越大的时候必须增加角接触球轴承的数量，当更经济的推力球轴承代替角接触球轴承时，速度不高。1－d中是两端固定安排。这种安排的螺丝是最好的方式来支持的刚性螺钉通过预紧的轴承预紧力，以减少影响的热变形的螺丝。该方法是利用螺杆的长度是不是这样，但设计中应注意提高平面球轴承的承载能力，轴承的刚度和预拉伸丝的生产，否则将影响轴承的寿命，但也因为加量不易控制，增加附加力矩电机。(2）机床导轨普通车床轨道主要用于滑轨，在一定的时间内会产生不同程度的静摩擦和动摩擦系数，对机床的传动精度有很大的影响。因此在改造其数控机床的同时，必须进行必要的机床维修保养，使机床导轨的磨损状况更加严重，便于维修，即磨削、淬火、整形、刮加工，并采用合理润滑，保证机床的精度。1.3本文工作阐述了影响数控车床加工精度的因素，提高了NC加工精度。首先分析了数控车床加工精度的类型及影响加工精度的原因。全面分析了NC机床的误差来源，然后对数控车床加工精度的几个主要误差因素的影响提出了相应的补偿措施和方法来控制和保证零件加工的精度。本文的结论对提高数控车床加工精度和提高现有数控车床水平具有重要意义。2数控车床的组成及工作原理2.1数控车床的组成数控车床是现代机械加工设备、现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术、高效率、高精度、高柔性、自动化程度高的典型机电一体化产品。与其他机电产品一样，它还包括一个机械体，一个电源，一个电子控制单元，一个检测传感器，和一台机器（伺服系统）。2.2数控车床的工作原理图1为数控车床的工作过程原理图。在普通车床上，操作人员根据图纸的要求，通过切削工件和零件的要求改变工件与工件之间的相对运动的轨迹；而数控车床加工零件，加工零件的加工顺序、工艺参数和机床运动的数控编程语言，然后输入到数控装置。数控加工一系列的加工程序，执行伺服系统命令，驱动车床的运动部件自动处理零件。3影响数控车床加工精度的因素分析3.1影响数控车床加工精度的主要因素数控车床的加工精度由数控系统的控制精度和机床的机械精度组成。数控系统的精度，伺服控制方式的调整对数控车床加工精度的最佳直接影响，同样数控机床的精度也将控制数控车床的精度。一般来说，数控车床加工的精度一般是由于以下原因：（1）车床热变形误差;（2）车床几何误差;（3）由误差引起的刀具的几何参数;（4）工具磨损误差;（5）伺服进给系统错误等。其中，刀具的几何参数误差和伺服进给系统误差在实际生产中最常见。大多数现代数控车床通过伺服电机驱动滚珠丝杠实现其位置控制，而滚珠丝杠驱动误差可影响机床精度，数控机床定位精度等重要因素。目前，中国数控机床CNC工艺大多采用半闭环控制伺服给料系统控制，半闭环控制系统工作如图2所示。在数控车床工作中，伺服电机螺杆方向相反的运动将使间隙空运行，导致轴承和轴承间隙间隙产生间隙。同时外力将使机床驱动，运动部件弹性变形，数控车床误差为正运行误差，并且由于变化引起的不均匀力分量的运算总和的间隙弹性差距，从而影响NC设备的准确性。机械部件的加工部分是通过数控车床在零件表面上运动一定的运行轨迹产生的。由于数控车床刀具的刀具半径和主转角的半径，导致其圆柱形部分的加工轴向尺寸发生变化，轴向尺寸的变化与刀尖的半径成正比，当刀半径半径的半径增加，轴向尺寸的变化将增加，轴向尺寸的变化与车床主角的角度成反比。当车刀的主倾角增加时，轴向尺寸的变化减小因此，加工加工部时，轴向位移长度应根据轴向尺寸的变化而变化。在数控车床加工中，刀尖半径，主偏角，刀尖间距和工件中心高度偏差等参数，将使零件和零件的表面粗糙度的精度有一定的影响，另外对不合理的参数也会影响车床的寿命。3.2影响数控车床加工精度的主要误差来源国内外研究结果表明，数控车床加工精度的各种因素影响程度不尽相同，各种误差的比例如表1所示。从表中可以看出，CNC加工精度机床，工具，夹具，加工技术和加工环境等诸多因素。在正常加工条件下，CNC车床本身的精度是影响工件精度的最重要因素。一般来说，数控车床的几何误差占数控车床总误差的20％〜30％，精密和超精密数控车床的比例系数更高。3.3刀具误差的影响在加工中心，由于采用自动换刀功能，同时提高了生产效率，又带来了工具交换错误。数控车床误差的方法是硬件补偿和软件补偿。过去，通常使用硬件补偿，如加工中心的螺距误差补偿。错误随着微电子学的发展，控制，检测技术的出现，出现了新的软件补偿技术。它是一个数控系统通讯补偿控制单元和相应的软件来实现误差补偿，其原理是利用运动坐标校正误差。4提高数控车床加工精度的方法和措施如何提升数控机床加工精度，减少加工误差，生产更紧凑的零件已成为研究热点的热点问题。为了提高加工精度的精度，误差补偿方法和误差预防方法可以提高数控车床在实际生产中的加工精度。4.1提高导轨几何精度数控车床的发展趋势是切削速度快、精度高、切削速度高必然引起振动，因此需要精密轨道具有良好的稳定性和较高的刚度，可用于改善整个滑轨的滑动方法。具体方法为设计数控车床中的淬火钢滑块设计，螺旋磨床在平面背面，导轨与底座之间的间隙集中使用塑料材料，最后进行整体磨削，获得较好的几何精度。4.2误差补偿法误差补偿方法，是采用数控系统补偿功能，车床轴上现有的误差补偿，从而提高了车床方法的精度。这是提高数控车床精度的手段，误差补偿技术可以高精度地加工数控车床的高精度零件。错误补偿的实现可以由硬件或软件完成。（1）对于采用半闭环伺服系统的数控车床，车床的定位精度和反向偏置重复定位精度，从而影响零件加工精度的处理，对于误差的情况可采用补偿方式反向偏置补偿，降低加工零件精度误差。现在中国的机械加工业，车床的车床定位精度有不少于0.02mm的车床，对于这种车床一般没有补偿功能，可以在某些场合实现其位置，清除后隙。（2）编程方法可以在机械部分相同和低速单向定位到达插补情况的起点，实现数控车床插补。插补过程中的插补过程在反向的情况下，反向间隙值然后形式插补可以满足零件的公差要求。其他类型的CNC车床可以在NC设备存储器中设置多个地址，以便作为专用存储单元来存储每个轴值的间隙。当指示车床的某个轴改变运动方向时，数控车床的数控装置不时读取轴的齿隙值，补偿并修正坐标位移指令值，并精确定位车床要求在指定位置，消除或减少精密加工零件冲击的反向偏差。4.3误差防止法错误预防法是事先预防，试图通过制造和设计消除可能的错误来源。例如，通过提高车床零件的加工精度和组装精度，提高车床系统的刚性，改善车床的结构和材质，严格控制加工环境车间的加工环境和温升，提高加工精度传统方法。误差预防方法采用“硬技术”，但该方法具有车床性能和几何级数成本增加的缺点。同时，只需使用防错误方法来提高车床的加工精度，达到一定要求的精度，然后增加将非常困难。4.4理论计算与CAD模拟由车削刀具的几何参数引起的加工精度误差可以通过对零件的轮廓和理想轮廓编程刀尖的路径，即预先将轨迹转换为假想刀尖轨迹来解决，如在理论上尽可能实现零误差。同时，编程过程以刀尖为中心，以刀尖为中心，重要的是，由于刀尖的工艺过程中心的绘图和计算的特点更为繁琐，轻微的错误就会导致伟大的，为了避免和减少错误的发生，可