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        CNC加工精度靠什么保證

        文章出處:http://www.ikhodal.com/weixiubaoyang/697.html人氣:804時間:2020-11-25

        在CNC加工中,存在誤差是在所難免的,因為大部分的數控機床在安裝時就不能完全符合其相關指標標準,在工作當中90%的數控機床都處于一個失準的工作環境和狀態下,這種情況就決定了機床工作狀態監控的重要性,機床精度的測試對于機床精度的保障來說是一個必要的基礎,能夠對零件的加工精度更好的保障。

        數控加工機床

        在CNC加工中,精度的表示主要是由誤差大小來表示的,具體精度分為兩種,包括靜態精度和動態精度。
        靜態精度:又稱幾何精度,是綜合反映數控機床關鍵零部件經組裝后的綜合幾何形狀誤差。
        定位精度:是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下,運動所能達到的精度。根據實測的定位精度數值,可以判斷出機床自動加工過程中能達到的最好的工件加工精度。是指零件或刀具等實際位置與標準位置(理論位置、理想位置)之間的差距,差距越小,說明精度越高。是零件加工精度得以保證的前提。
        重復定位精度:是指在數控機床上反復運行同一程序代碼所得到的位置精度的一致程度。是在在相同條件下(同一臺數控機床上,操作方法不同,應用同一零件程序)加工一批零件所得到的連續結果的一致程度。
        切削精度:是對機床的幾何精度和定位精度在切削加工條件下的一項綜合檢查。
        由上述可見,數控機床加工精度的高低分機械和電氣兩個方面,機械方面如主軸精度,如跳動、母線等;絲杠的精度;加工時夾具的精度,機床的剛性等等。電氣方面則主要是控制方式如半閉環,全閉環等,還有反饋和補償方式、加工時的插補精度等。所以機床精度高低并不取決于機床是不是全閉環。
        主要介紹如下:
        數控機床運動鏈包括數控裝置→伺服編碼器→伺服驅動器→電機→絲杠→移動部件,根據位置檢測裝置安裝位置不同,分為全閉環控制、半閉環控制、開環控制。
        1、全閉環控制進給伺服系統
        將位置檢測裝置(如光柵尺、直線感應同步器等)安裝在機床運動部件(如工作臺)上,并對移動部件位置進行實時的反饋,通過數控系統處理后將機床狀態告知伺服電機,伺服電機通過系統指令自動進行運動誤差的補償。但由于它將絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環節放在閉環內,調試時,其系統穩定狀態調試比較麻煩。另外像光柵尺、直線感應同步器這類測量裝置價格較高,安裝復雜,有可能引起振蕩,所以一般機床不使用全閉環控制。
        2、半閉環控制進給伺服系統
        將位置檢測裝置安裝在驅動電機的端部或是絲桿的端部,用來檢測絲杠或伺服馬達的回轉角,間接測出機床運動部件的實際位置,經反饋送回控制系統。由于機械制造水平的提高及速度檢測元件和絲桿螺距精度的提高,半閉環數控機床已能達到相當高的進給精度。大多數的機床廠家廣泛采用了半閉環數控系統。

        數控加工機床

        現實中的應用情況:
        1、全閉環控制系統
        位置檢測裝置(如光柵尺、直線感應同步器等)有不同精度等級(±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm),所以全閉環控制也會有誤差,定位精度高低受精度等級影響。
        位置檢測裝置熱性能(熱變形),測量裝置一般是非金屬材料,熱膨脹系數與機床各部件不一致,它是機床工作精確度的關鍵環節,所以必須要解決機床加工過程中的發熱問題,以克服由于溫度引起的熱變形。高端機床會采用各種方式,如絲杠中空冷卻、導軌潤滑、切削液恒溫冷卻等方式來降低機床加工過程中的熱變形。
        生產環境影響:一般機械加工工廠環境比較惡劣,灰塵、振動是常見現象,機床在車間環境下的運作也會受到影響,包括車間的溫度浮動,電動機的發熱以及接卸摩擦、介質影響等,這些問題都會對機床的形態以及精度造成一定程度的影響,機床的溫度變化就會出現調整精度的喪失,對機床的精度以及加工工件的尺寸和精度有所影響。同時,溫度升高也使軸承間隙發生變化,進而影響加工精度。
        另一方面,溫度升高使溫度分布不均勻,造成各零件或零件各部分之間的相互位置關系發生變化,從而造成零件的位移或扭曲。
        2、半閉環控制系統
        由于將測量裝置安裝在電機或絲杠頂端,比較容易密封,所以對環境沒有要求。半閉環控制系統的精度誤差主要取決于絲杠的正反向間隙。隨著機械加工工藝的提高,目前進口絲杠的制造工藝水平較高,高精度的絲杠副配合基本消除了正反向間隙。另外在裝配環節,絲杠副采用雙列反向滾珠絲杠副,可以完全消除正反向間隙。另外,很多機床廠,在機床裝配時,將絲杠采用預拉伸方式,消除了機床熱變形對絲杠傳動精度的影響。所以目前半閉環控制系統已經能夠保證機床達到很高的精度。
        綜上所述可以看出:
        中低端機床,由于考慮生產成本和競爭力,在全閉環控制的配套上都進行了簡化,例如密封、溫升控制等沒有很好的保障。在這種條件下,花較大的成本,單純的配置光柵尺并不能提高機床的精度。
        在理論上,如果不考慮外部因素,全閉環控制比半閉環控制可能會提高基礎的定位精度。但如果不能很好的解決機床發熱、環境污染、溫升、振動、安裝等因素,會出現全閉環不如半閉環的現象。短時間內可能會有效果,但時間一長,灰塵、溫度變化對光柵尺的影響,將嚴重影響測量反饋數據,從而失去作用。同時光柵尺出現問題后,會產生報警,造成機床不能工作。
        隨著工業化的發展,數控機床技術都得到了充分的發展,機床技術也呈現多元化的發展趨勢,以后的的技術也會在高效率、高可靠性、高精度等方面不斷的完善。
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