论文部分内容阅读
摘要：主轴的回转精度是机床的重要精度指标之一，它是决定零件加工表面几何形状精度、表面波度和表面粗糙度的主要因素。每一台数控车床主轴的径向跳动精度和轴向窜动精度在出厂前，必须要符合ISO或GB标准，如何保证每一台数控车床主轴的回转精度都符合标准是关系到产品质量。所以主轴相关零件的加工精度都符合图纸要求之外，还要求在安装及调试主轴精度时要注意每个零件的安装细节，使每一个零件都发挥其所应有的精度，使控制主轴回转精度起到事半功倍的作用。
关键词：数控车床；精度；误差
【分类号】TG659
1、数控车床的组成及工作原理
数控车床是集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备。它同其它机电一体化产品一样，也是由机械本体、动力源、电子控制单元、检测传感部分和执行机器（伺服系统）组成。在普通车床上加工零件，是由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出要求的零件。而在数控车床上加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和车床运动要求用数控语言编制出加工程序，然后输入到CNC装置，CNC裝置对加工程序进行一系列处理后，向伺服系统发出执行指令，由伺服系统驱动车床移动部件运动，从而自动完成零件的加工
2、主轴回转精度检测要求
某一台数控车床主轴回转精度要求：图1（a）主轴端部的跳动精度：主轴的轴向窜动精度a≤0.01mm；主轴轴肩的跳动精度b≤0.015 mm。图1（b）主轴锥孔轴线的径向跳动精度：靠近主轴端面a≤0.01mm，距a点L（300mm）处b≤0.02mm。图1（c）主轴定心轴颈的径向跳动精度a≤0.01mm，这些精度要求是机床出厂前或交付用户时必检的内容，是衡量机床质量的主要标准。
3、控制尺寸精度的技巧
3.1修改刀补值保证尺寸精度。第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，在不能满足加工要求时，可以通过修改刀补方式使工件达到要求尺寸。具体操作方法有以下两种方式：（1）绝对坐标输入法根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是x3.8，则可输入x3.7，减少2号刀补。（2）相对坐标法如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。
3.2程序编制保证尺寸精度。（1）绝对编程保证尺寸精度-编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。（2）数值换算保证尺寸精度：很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。按图标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸，取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。
3.3提高机床几何精度。数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用，因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度，选择适合的加工负荷。在机床加工零件的过程中，主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高，它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差，会造成轴承滚到的变形，严重影响到轴承的旋转精度。所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态，通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。
3.4综合提高加工精度.数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程，对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题，不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。在生产制造环境，应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素，消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定，可有效的提升机床的加工精度。
4、提高数控车床加工质量的技巧
4.1“刀尖圆弧半径补偿”动能的有效运用。数控车床的数控系统目前正在推广“刀尖圆弧半径补偿”功能，该功能对于轴类零件圆弧表面的加工精度的保证十分有效，大大减小了工艺系统误差，带有圆弧半径的刀尖（即便没有，刀具有切削过程中也会因磨损而自然生成），其刀尖点为一个空间的一个虚点，数控编程时是以这个虚点来编程的，而实际切削圆弧表面时（对圆柱外圆表面和端面尺寸无影响），刀具实际切削点为刀尖圆弧上各实际分布点，必然会造成一边过切，而另一边少切现象，而遇有刀尖圆弧半径补偿补偿功能（即G41、G42和G40），能够进行运算，始终保证当前刀尖点是刀具圆弧与理论外圆轮廓的切点。此功能在数控车床上运用时简单有效，十分重要。
4.2刀具“磨损”的合理运用。不管是成批大量生产还是单位小批量生产，数控车床加工工件时须有一个加工试件的过程，如何快速而准确地保证加工尺寸精度，现在数控车床系统中增设了刀具的补偿功能，能够很有效地实现工件尺寸的快速调整。
5、结束语
产品质量的高低一定程度上受数控车床加工精度的影响。在此情况下，数控机床的加工精度受到了机床制造者和使用者的高度重视。
参考文献：
[1]盛伯浩.我国数控机床现状与发展策略[J].制造技术与机床，2006，（12）.
[2]刘焕牢，李曦，李斌，师汉民. 数控机床几何误差和误差补偿关键技术[J].机械工程师，2003.
关键词：数控车床；精度；误差
【分类号】TG659
1、数控车床的组成及工作原理
数控车床是集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备。它同其它机电一体化产品一样，也是由机械本体、动力源、电子控制单元、检测传感部分和执行机器（伺服系统）组成。在普通车床上加工零件，是由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出要求的零件。而在数控车床上加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和车床运动要求用数控语言编制出加工程序，然后输入到CNC装置，CNC裝置对加工程序进行一系列处理后，向伺服系统发出执行指令，由伺服系统驱动车床移动部件运动，从而自动完成零件的加工
2、主轴回转精度检测要求
某一台数控车床主轴回转精度要求：图1（a）主轴端部的跳动精度：主轴的轴向窜动精度a≤0.01mm；主轴轴肩的跳动精度b≤0.015 mm。图1（b）主轴锥孔轴线的径向跳动精度：靠近主轴端面a≤0.01mm，距a点L（300mm）处b≤0.02mm。图1（c）主轴定心轴颈的径向跳动精度a≤0.01mm，这些精度要求是机床出厂前或交付用户时必检的内容，是衡量机床质量的主要标准。
3、控制尺寸精度的技巧
3.1修改刀补值保证尺寸精度。第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，在不能满足加工要求时，可以通过修改刀补方式使工件达到要求尺寸。具体操作方法有以下两种方式：（1）绝对坐标输入法根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是x3.8，则可输入x3.7，减少2号刀补。（2）相对坐标法如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。
3.2程序编制保证尺寸精度。（1）绝对编程保证尺寸精度-编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。（2）数值换算保证尺寸精度：很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。按图标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸，取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。
3.3提高机床几何精度。数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用，因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度，选择适合的加工负荷。在机床加工零件的过程中，主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高，它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差，会造成轴承滚到的变形，严重影响到轴承的旋转精度。所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态，通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。
3.4综合提高加工精度.数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程，对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题，不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。在生产制造环境，应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素，消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定，可有效的提升机床的加工精度。
4、提高数控车床加工质量的技巧
4.1“刀尖圆弧半径补偿”动能的有效运用。数控车床的数控系统目前正在推广“刀尖圆弧半径补偿”功能，该功能对于轴类零件圆弧表面的加工精度的保证十分有效，大大减小了工艺系统误差，带有圆弧半径的刀尖（即便没有，刀具有切削过程中也会因磨损而自然生成），其刀尖点为一个空间的一个虚点，数控编程时是以这个虚点来编程的，而实际切削圆弧表面时（对圆柱外圆表面和端面尺寸无影响），刀具实际切削点为刀尖圆弧上各实际分布点，必然会造成一边过切，而另一边少切现象，而遇有刀尖圆弧半径补偿补偿功能（即G41、G42和G40），能够进行运算，始终保证当前刀尖点是刀具圆弧与理论外圆轮廓的切点。此功能在数控车床上运用时简单有效，十分重要。
4.2刀具“磨损”的合理运用。不管是成批大量生产还是单位小批量生产，数控车床加工工件时须有一个加工试件的过程，如何快速而准确地保证加工尺寸精度，现在数控车床系统中增设了刀具的补偿功能，能够很有效地实现工件尺寸的快速调整。
5、结束语
产品质量的高低一定程度上受数控车床加工精度的影响。在此情况下，数控机床的加工精度受到了机床制造者和使用者的高度重视。
参考文献：
[1]盛伯浩.我国数控机床现状与发展策略[J].制造技术与机床，2006，（12）.
[2]刘焕牢，李曦，李斌，师汉民. 数控机床几何误差和误差补偿关键技术[J].机械工程师，2003.