淺談影響數(shù)控車床加工精度的因素及應對措施
2020-4-24 來源： 煙臺船舶工業(yè)學校 作者：王瑜
摘要 ：數(shù)控車床加工精度影響因素較多，本文結(jié)合實例對此進行了總結(jié)，并分享了實例中的處理方法，同時就日常數(shù)控車床加工操作，提出了一些操作技巧，僅供參考。
關鍵詞： 數(shù)控車床 加工精度 因素
一、加工精度異常實例分析
1.1 案例一
1. 現(xiàn)象。某采用 Frank 系統(tǒng)的立式加工中心，在連桿模具加工過程中，垂線 Z 軸進給異常，出現(xiàn) 1mm 切削誤差，即 Z 方向過切。
2. 診斷與處理。在手動輸入數(shù)據(jù)方式下，各個軸運動正常，回參考點也正常，排除了電氣控制部分的硬件故障。隨后檢查故障發(fā)生時運行 加工程序段，尤其是刀具補償，坐標系的校對和計算。在點動方式下，診斷 Z 軸工況，發(fā)現(xiàn) Z 軸向上的工況存在噪音，尤其是快速點動時，噪音非常明顯，據(jù)此可分析出可能存在機械方面的問題。檢查 Z 軸精度，使用手搖脈沖發(fā)生器移動 Z 軸，1*100 檔位，結(jié)合百分表檢查Z 軸工況。當 Z 軸保持正常運動狀態(tài)后，正向運動每一步的實際距離都為 0.1mm，說明定位精度良好。而在反向運動時，發(fā)現(xiàn)運動距離出現(xiàn)波動，表現(xiàn)出反向間隙，無論怎么補償都存在波動，而且在補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，在反向運動初期階段波動越大。分析判斷可能是電機存在異常，或是機械有故障，還可能是絲杠有間隙。于是分離電機和絲杠分開檢查，發(fā)現(xiàn)電機運動正常。而檢查機械部分時發(fā)現(xiàn)確實存在故障，拆開設備后發(fā)現(xiàn)軸承有磨損，且部分滾珠脫落。更換后恢復。
1.2 案例二
1. 現(xiàn)象。同樣是 Frank 系統(tǒng)的加工中心，在 X 軸上精度異常。誤差范圍 0.008~1.2mm。
2. 診斷與處理。經(jīng)檢查工件坐標系已經(jīng)按照要求設置好。按照設置好的坐標系運行程序，記錄運動后的機械坐標值，然后轉(zhuǎn)為手動模式，輸入數(shù)據(jù)運行程序，待運動結(jié)束記錄坐標值，對比兩個坐標值發(fā)現(xiàn)存在 0.352mm 的距離誤差。反復進行比對試驗，發(fā)現(xiàn)每次運動后的坐標值都不一樣。比對百分表發(fā)現(xiàn)記錄的坐標值與實際位置誤差基本相同。認為可能是 X 軸重復定位存在較大誤差，進一步檢查 X 軸定位精度和反向間隙，并對于產(chǎn)生的誤差進行補償，發(fā)現(xiàn)不起作用，進而認為可能是系統(tǒng)參數(shù)或光柵尺存在故障，但是系統(tǒng)未給出報警信息，無法確定原因，因此，進一步檢查發(fā)現(xiàn)，
當 X 軸去除使能后，垂直方向上的主軸箱下落，產(chǎn)生了誤差。至此基本可以確定為程序的控制邏輯有問題，導致加工精度異常。進過調(diào)整程序，先加載使能，然后松 X 軸，使松開 X軸的控制正常，而在夾緊 X 軸時，先夾緊，然后去除使能。
經(jīng)過調(diào)整控制邏輯后，故障得以解決。
總結(jié)起來，主要有五個方面，包括進給單位改動或變化即伺服進給系統(tǒng)有誤差；車刀幾何參數(shù)異常；車床位置誤差；刀具磨損誤差；車床熱變形誤差等。其中很多因素可以通過對車床的正確操作來降低影響。
二、數(shù)控車床加工操作技巧
1、編程。1. 編程邏輯。先根據(jù)產(chǎn)品的精度要求，在編程時考慮先粗車，后精車，這樣做可以很好的保證精度。同時先鉆孔然后再端平，這樣能夠防止出現(xiàn)縮料。考慮到小公差工件表面容易被劃傷或是變形，考慮先大公差后小公差。如此根據(jù)上述的工件加工順序，確定編程邏輯。2. 按材料確定轉(zhuǎn)速、進給與切深。如碳鋼材料，1Gr11 設定高轉(zhuǎn)速、高進給與大切深，參數(shù)分別為 S1600，F(xiàn)0.2，2mm；又如硬質(zhì)合金，GH4033，參數(shù)設定為 S800,F0.08，0.5mm。再如鈦合金，Ti6，轉(zhuǎn)速 S400，進給 F0.2，切深 0.3mm。
2、對刀。對刀方法有兩種，機外對刀和機內(nèi)對刀。機外對刀，可以利用刀具預調(diào)儀進行對刀，還可以試切法對刀。在具體的對刀中如果沒有對刀儀，可以先確定零件斷面中心點，以該點為對到點，設零點，機床回原點后，每一把要用到的刀具，都以該點為零點對刀。當?shù)毒呓佑|零件端面，輸入 Z0 測量，此時刀補值自動記錄下數(shù)值，Z 軸對刀完成。X軸對刀利用試切對刀，對工件進行微量切削，測量被切削的數(shù)值，比如切削 X 軸為 20mm，那么輸入 X20，刀補值記錄，完成對刀。這種方法需要操作人員的經(jīng)驗豐富。
3、調(diào)試。編程與對刀完成，在進入零件加工前，應當進行試切調(diào)試。檢查程序和對刀可能出現(xiàn)的錯誤。可進行空行程模擬，方法是在坐標系中將刀具整體向右平移工件長度的 2~3 倍，開始模擬，確定程序和對刀是否有誤。確定無錯，再開始工件加工。完成首件后進行自檢，與專業(yè)檢測，確認合格后調(diào)試完成，可進入生產(chǎn)。
4、加工。調(diào)試階段出來的首件合格零件，并不代表在批量生產(chǎn)中都保證合格，因為加工材料時，必定會使刀具磨損，只是材料不同磨損程度不一而已。因此加工過程中需要隨時測量，隨時檢查，及時調(diào)整刀補值，確保加工工件合格。
結(jié)束語：數(shù)控車床加工精度會受到多方面因素影響。在實際的操作中可能會由于控制程序、機械磨損等情況導致出現(xiàn)誤差，降低工件精度。因此在日常的車床操作當中需注意很多細節(jié)，掌握一些技巧，將產(chǎn)生誤差因素的影響降到最低。
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