數(shù)控銑床加工精度的影響因素與解決方法
2023-7-25 來(lái)源: 山東科技大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心 作者:時(shí)慧喆,貝廣霞,李安邦,李紅娟
摘要:數(shù)控銑床是常見(jiàn)機(jī)加工設(shè)備,在數(shù)控銑削加工過(guò)程中,加工零件的精度會(huì)受到很多因素的影響,如果不采取相應(yīng)的方法加以解決,則可能會(huì)出現(xiàn)所加工零件的尺寸、形狀無(wú)法達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求,從而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。為了解決這些影響因素,數(shù)控銑床操作者需要全方位了解影響數(shù)控銑床加工精度的因素,并在大量實(shí)際的加工操作后對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行分析,通過(guò)使用合理的解決方法降低甚至消除這些因素的影響,最終提高數(shù)控銑床加工零件的精度。
關(guān)鍵詞:數(shù)控銑床 ;零件精度 ;影響因素 ;解決方法
1、引言
數(shù)控銑床加工零件過(guò)程中若出現(xiàn)精度問(wèn)題,會(huì)導(dǎo)致加工的零件尺寸出現(xiàn)各種問(wèn)題。例如,加工出的零件與設(shè)計(jì)圖紙中要求的尺寸偏差較大,零件的粗糙程度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,無(wú)法滿足該零件的后續(xù)使用 。如果是生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生大量的殘次品,會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)的聲譽(yù)與效益。因此,生產(chǎn)企業(yè)需要持續(xù)關(guān)注影響零件精度的各種因素,解析各種因素的形成原因,通過(guò)不斷改進(jìn),消除這些因素,若涉及多種因素還需要采取控制變量方式 。同時(shí),數(shù)控銑床操作者在加工過(guò)程中出現(xiàn)的人為干擾因素,更要對(duì)其進(jìn)行分析并提出相關(guān)的處理方法,降低加工過(guò)程中的不良影響,從而提升零件加工的質(zhì)量與效率 。
2、影響數(shù)控銑床加工精度的因素
對(duì)于影響數(shù)控銑床加工精度的因素,大致可以從以下3個(gè)方面進(jìn)行分析,即數(shù)控銑床設(shè)備本體的精度,加工零件使用的毛坯情況,銑削加工過(guò)程中使用的各銑削參數(shù)的數(shù)值。
2.1 數(shù)控銑床設(shè)備本體的精度
數(shù)控銑床是常見(jiàn)的機(jī)加工設(shè)備,其表現(xiàn)出的零件加工精度會(huì)受到多重因素的影響,如數(shù)控系統(tǒng)、床身導(dǎo)軌的精度等。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多機(jī)床生產(chǎn)廠家屬于組裝廠,通過(guò)引進(jìn)國(guó)外數(shù)控系統(tǒng),采用自己制作床身然后組裝的方式生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床,這無(wú)疑增加了裝配誤差。特別是如果機(jī)床本身的材料、導(dǎo)軌等方面無(wú)法達(dá)到數(shù)控系統(tǒng)的控制要求,則會(huì)直接嚴(yán)重影響零件加工的精度,導(dǎo)致零件產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的性能是否穩(wěn)定,其剛性是否達(dá)標(biāo),是否能承受住加工過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)等都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,要想提高零件的加工精度,數(shù)控銑床本體的精度必須要得到保障。
2.2 零件的毛坯與誤差影響
銑削加工時(shí)使用的銑刀產(chǎn)生的測(cè)量誤差等也會(huì)影響數(shù)控銑床的加工精度。數(shù)控銑床使用的刀具涉及到各種因素,包括刀具的材料、刀具的尺寸和刀具的對(duì)刀角度等方面。要按照相關(guān)的操作技術(shù)要求進(jìn)行選擇,如果使用的刀具參數(shù)與銑削的材料不能匹配,則會(huì)在加工過(guò)程中產(chǎn)生誤差,從而無(wú)法保證加工零件的精度或者表面粗糙度等。目前,國(guó)內(nèi)很多機(jī)床生產(chǎn)廠家依舊使用三相異步電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠傳輸動(dòng)力的系統(tǒng)。使用這種傳動(dòng)方式的數(shù)控銑床,在加工零件過(guò)程中,數(shù)控銑床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承之間會(huì)存在空隙。同時(shí),銑床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到振動(dòng)等外部施加的力的影響,可能會(huì)使相關(guān)軸承之間產(chǎn)生形變,這樣更加劇了零件生產(chǎn)過(guò)程中的誤差。數(shù)控銑床加工不同零件時(shí)所承受的力也不同。使得軸承之間的空隙大小也有所不同,導(dǎo)致零件的精度受到影響,從而降低數(shù)控銑床的精度。
2.3 切削用量影響
使用數(shù)控銑床進(jìn)行零件加工前,操作人員要結(jié)合使用的設(shè)備、工具與標(biāo)記零件尺寸的圖紙等,科學(xué)合理地選擇加工零件所需要的必要條件。為了確保數(shù)控銑床所加工零件的質(zhì)量,在數(shù)控銑床上使用不同的加工工具需采取不同的加工方式,提高零件加工精度,使表面粗糙度達(dá)到零件設(shè)計(jì)要求。在零件銑削加工過(guò)程中,刀具的旋轉(zhuǎn)速度、吃刀深度、進(jìn)給量、銑削速度等要素是很重要的參數(shù)。而且不同的零件選用的切削參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用方式也有不同,反映到零件質(zhì)量上就會(huì)在精度、尺寸、粗糙程度等方面產(chǎn)生差別。
3、數(shù)控銑床加工零件精度問(wèn)題解決方法
數(shù)控銑床的操作經(jīng)驗(yàn)需要長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際加工操作才能逐漸積累,操作者要自行總結(jié)方法,應(yīng)對(duì)加工不同類型、材料、尺寸零件的精度誤差問(wèn)題,主要采取以下方法。
3.1 毛坯裝夾的基準(zhǔn)面定位
數(shù)控銑床操作者要想提高加工精度,可以在裝夾毛坯時(shí)通過(guò)精確確定基準(zhǔn)面降低誤差。在使用這一方式降低誤差的過(guò)程中,需要對(duì)基準(zhǔn)面予以精確定位,可以用已經(jīng)加工好的表面作為基準(zhǔn)面進(jìn)行定位,從而實(shí)現(xiàn)降低加工誤差的目的,提高數(shù)控銑床加工精度。由于數(shù)控銑床在加工零件過(guò)程中,時(shí)常會(huì)加工各類形狀的零件,而且是一些表面粗糙的毛坯材料,如圓柱、方形、球面等。這種材料本身就存在較大誤差,在加工過(guò)程中會(huì)降低加工精度。機(jī)床操作者通過(guò)確定基準(zhǔn)面定位,即可解決加工精度方面的問(wèn)題,還可以方便操作者測(cè)量零件尺寸,提升零件的加工精度。
3.2 采取措施控制設(shè)備的溫度
目前,很多數(shù)控銑床本體缺乏相應(yīng)的輔助散熱措施。在數(shù)控銑床加工零件過(guò)程中,銑床上相關(guān)聯(lián)的軸承部位就會(huì)相互摩擦,產(chǎn)生可觀的熱量。機(jī)械設(shè)備本體產(chǎn)生的熱量與銑削加工過(guò)程中刀具與毛坯之間摩擦產(chǎn)生的熱量相疊加。使得加工零件的毛坯溫度加速上升,在這種狀態(tài)下,如果銑床設(shè)備無(wú)法及時(shí)散出熱量,加工的零件就會(huì)產(chǎn)生形變。對(duì)于受到熱量而變形的零件來(lái)講,就會(huì)造成零件的形狀表面不規(guī)則,導(dǎo)致零件內(nèi)部變得不穩(wěn)定,甚至使數(shù)控銑床的不同部位出現(xiàn)各種問(wèn)題,影響機(jī)床加工精度。為此,需要在數(shù)控銑床上安裝適合的散熱裝置,增大設(shè)備的散熱面積。在數(shù)控銑床運(yùn)行過(guò)程中,能夠自行散熱,降低設(shè)備運(yùn)行溫度及其所加工零件可能出現(xiàn)的形變問(wèn)題,對(duì)于減小加工誤差也能夠起到重要作用,進(jìn)一步提升加工零件的精度。
3.3 在零件加工過(guò)程中做誤差補(bǔ)償
使用數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些零件精度問(wèn)題,影響零件加工質(zhì)量。如果機(jī)床操作者想要減少加工操作方面的誤差,提高精度,可使用誤差補(bǔ)償方式。零件設(shè)計(jì)人員與加工零件的機(jī)床操作人員,需要結(jié)合零件與機(jī)床的實(shí)際情況,針對(duì)數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng),研究設(shè)置與之相關(guān)的補(bǔ)償功能參數(shù),有效補(bǔ)償加工時(shí)x,y,z 坐標(biāo)軸存在的誤差問(wèn)題。需要根據(jù)數(shù)控銑床加工過(guò)程中的實(shí)際情況,科學(xué)合理地使用各種補(bǔ)償方式。在有條件的情況下,可以通過(guò)相關(guān)軟硬件進(jìn)行測(cè)算,提高加工零件的質(zhì)量,降低誤差。在采用相關(guān)誤差補(bǔ)償時(shí)可考慮以下兩種方式。
(1)方式1。如果數(shù)控銑床的操作系統(tǒng)有反向偏差問(wèn)題,則需要進(jìn)行誤差補(bǔ)償。數(shù)控銑床在加工時(shí)會(huì)受到反向偏差影響,導(dǎo)致加工精度降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題,機(jī)床操作者可在加工開(kāi)始時(shí)應(yīng)用數(shù)控編程對(duì)其中的某些單位進(jìn)行定位,從而實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償,消除反向偏差,進(jìn)而保障數(shù)控銑床的加工精度。
(2)方式2。通過(guò)數(shù)控編程既能實(shí)現(xiàn)銑削加工時(shí)的準(zhǔn)確定位,還能在不改變數(shù)控銑床本體的情況下,實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床插補(bǔ)。對(duì)數(shù)控銑床出廠時(shí)本體軸承之間所具有的間隙予以插補(bǔ),對(duì)數(shù)控銑床運(yùn)行過(guò)程中由于振動(dòng)或力的作用產(chǎn)生的間隙問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)給,這對(duì)于降低零件加工的誤差、提升零件的加工精度有著十分重要的作用。與此同時(shí),使用數(shù)控系統(tǒng)編程能夠持續(xù)強(qiáng)化數(shù)控系統(tǒng)自身的性能,在編入調(diào)整加工程序命令后,數(shù)控系統(tǒng)對(duì)反向間隙有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行讀取識(shí)別,之后再通過(guò)不間斷的動(dòng)態(tài)調(diào)整進(jìn)行有效、精準(zhǔn)的定位補(bǔ)償,從而提升數(shù)控銑床的加工精度。
3.4 改進(jìn)數(shù)控銑床的零件加工精度
數(shù)控銑床操作者或維修人員需要尋找銑床加工過(guò)程中溫度升高的根本原因,從而避免數(shù)控銑床中相關(guān)導(dǎo)軌、軸承、本體結(jié)構(gòu)的變化,為此,可以采取以下措施。
首先,有關(guān)人員可從數(shù)控銑床所處的工作環(huán)境因素入手,采取如增大設(shè)備周圍空氣流動(dòng)性,相關(guān)生產(chǎn)單位的機(jī)床設(shè)備擺放距離需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)測(cè)算后進(jìn)行設(shè)定,機(jī)床設(shè)備之間的距離需要根據(jù)運(yùn)行環(huán)境中的溫度進(jìn)行科學(xué)有效且不間斷的調(diào)整。
其次,對(duì)數(shù)控銑床的導(dǎo)軌、工作臺(tái)等部位也需要進(jìn)行不間斷的清潔打掃,保持這些部位整潔,不會(huì)受到灰塵、切屑、銹跡等因素的影響,使得數(shù)控銑床的適應(yīng)性不斷上升 ;與此同時(shí),相關(guān)技術(shù)人員需在數(shù)控機(jī)床安裝、調(diào)試、生產(chǎn)等各個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃,力爭(zhēng)使每個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)節(jié)相扣、準(zhǔn)確銜接,盡量避免數(shù)控銑床受本體、外界等因素的影響,從而提升數(shù)控銑床的精度。
最后,在進(jìn)行數(shù)控銑床的安裝或調(diào)試工作時(shí),需要確定所加工零件的精度要求,按照規(guī)范流程對(duì)銑床進(jìn)行有效安裝、調(diào)整。在相關(guān)部位,特別是那些有間隙接觸容易摩擦的部位填充充足的可靠型號(hào)的潤(rùn)滑油,以降低摩擦,最終提高零件整體加工質(zhì)量。另外,從電氣控制角度分析,數(shù)控銑床需要性能良好的電機(jī),如三相異步或者直流電機(jī)。電機(jī)的性能要匹配數(shù)控系統(tǒng)達(dá)到相應(yīng)的性能,例如,電機(jī)的扭矩、步距角等參數(shù)達(dá)到合理值才能發(fā)揮出實(shí)際效用,提高數(shù)控銑床的應(yīng)用效果。
3.5 數(shù)控銑床操作過(guò)程中的監(jiān)管
數(shù)控銑床加工精度的保障也離不開(kāi)對(duì)設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督管理,有效的監(jiān)督管理可以減少加工過(guò)程中很多問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作者進(jìn)行監(jiān)控,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)男袨?,幫助操作者及時(shí)改正,確保其在使用過(guò)程中的無(wú)失誤,從而提升零件的加工質(zhì)量。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,如果發(fā)現(xiàn)一些機(jī)床操作者水平不高可以安排必要的培訓(xùn),使其掌握熟練的機(jī)床操作步驟、工件加工的流程等。同時(shí),操作者要對(duì)現(xiàn)有加工流程使用的工具、材料、加工程序進(jìn)行檢測(cè)、查驗(yàn),及時(shí)更換修理不好用的工具、缺損的材料,以及精度有問(wèn)題的導(dǎo)軌等。另外,對(duì)于數(shù)控銑床設(shè)備中各種油路、氣路、電路要經(jīng)常檢查維護(hù),避免影響設(shè)備操作,造成精度誤差。
3.6 完善數(shù)控銑床使用的監(jiān)管機(jī)制
對(duì)于數(shù)控銑床在加工過(guò)程中表現(xiàn)出的運(yùn)行狀態(tài),要不斷完善規(guī)范數(shù)控銑床使用的管理規(guī)范條例,建立完善的數(shù)控銑床操作標(biāo)準(zhǔn),以此規(guī)范操作者的數(shù)控銑床使用過(guò)程,減少對(duì)零件精度產(chǎn)生負(fù)面影響的操作,也可以制定機(jī)床操作規(guī)范,建立操作者獎(jiǎng)懲機(jī)制,并以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì),如增加績(jī)效,發(fā)放一些物品,提高技術(shù)人員的工作積極性,引起他們重視零件加工精度。對(duì)于在零件加工過(guò)程中出現(xiàn)失誤的人員,視所造成的影響輕重采取不同程度的措施,如當(dāng)眾檢討,扣發(fā)績(jī)效。如果造成的影響嚴(yán)重,可以采用調(diào)離當(dāng)前崗位等措施。
4、總結(jié)
生產(chǎn)單位對(duì)數(shù)控銑床加工精度的重視,是關(guān)系到單位信譽(yù)和生存的重要保證,設(shè)法提升加工精度是一個(gè)需要長(zhǎng)時(shí)間探索的過(guò)程,相關(guān)技術(shù)人員要不斷地探索和分析影響加工精度的因素,采用合理的方式方法提高加工精度,最終使零件的尺寸滿足圖紙的設(shè)計(jì)要求,使零件需求方滿意,促進(jìn)生產(chǎn)單位健康發(fā)展。
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