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數控切削加工精度的影響原因及提高方法 - 臥式加工中心 廣東鏜銑床哪家好 惠州龍門價格

發布日期:2018-12-12 作者: 點擊:

數控機床是數字控製機床的簡稱,是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能夠邏輯地處理具有控製編碼或其他符號指令規定的程序,從而使機床動作並加工零件的控製單元,數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成。


一、數控機床的精度介紹

(1)幾何精度是指機床在不運轉時部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機床的幾何精度對加工精度有重要的影響,因此是評定機床精度的主要指標。

(2)運動精度是指機床在以工作速度運轉時主要零部件的幾何位置精度,幾何位置的變化量越大,運動精度越低。

(3)傳動精度是指機床傳動鏈各末端執行件之間運動的協調性和均勻性。

(4)對於機床的動態精度,尚無統一標準,主要通過切削加工典型零件所達到的精度間接的對機床動態精度作出綜合的評價。


二、影響數據機床切削加工精度的因素

(1)機床的空載精度

以上的幾何精度、運動精度和傳動精度三種精度指標都是在空載條件下檢測的,為全麵反映機床的性能,必須要求機床有一定的動態精度和溫升作用下主要零部件的形狀、位置精度。而影響動態精度的主要因素有機床的剛度、抗振性和熱變形等。


(2)機床的製造誤差

機床的製造誤差主要包括主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。

主軸回轉誤差是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸線的變動量,它將直接影響被加工工件的精度。

導軌是機床上確定各機床部件相對位置關係的基準,也是機床運動的基準。導軌本身的製造誤差、導軌的不均勻磨損和安裝質量是造成導軌誤差的重要因素。

傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。它是由傳動鏈中各組成環節的製造和裝配誤差,以及使用過程中的磨損所引起的。


(3)數據機床外力作用

機床的剛度指機床在外力作用下抵抗變形的能力,機床的剛度越大,動態精度越高。機床的剛度包括機床構件本身的剛度和構件之間的接觸剛度。機床構件本身的剛度主要取決於構件本身的材料性質、截麵形狀、大小等。構件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸麵的幾何尺寸和硬度有關,而且還與接觸麵的表麵粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸麵介質、預壓力等因素有關。


(4)切削油的選用

數控機床在加工時所使用切削油的性能直接決定了工件的精度,性能優異的切削油可以從物理潤滑到化學潤滑全程平穩的對工件和刀具提供有效的防護作用,減少刀具磨損,大幅度提高工件加工精度。切削油的性能是否滿足工藝的需要直接決定了工件的誤差精度,如使用菜籽油、機械油、再生油等非專用油品作為切削油使用會出現刀具磨損快、工件劃痕起毛刺、機台起黃袍生鏽等問題。


(5)數控機床的振動影響

機床上出現的振動,可分為受迫振動和自激振動。自激振動是在不受任何外力、激振力幹擾的情況下,由切削過程內部產生的持續振動。在激振力的持續作用下,係統被迫引起的振動為受迫振動。機床的抗震性和機床的剛度、阻尼特性、質量有關。由於機床的各個零部件熱膨脹係數不同,因而造成了機床各部分不同的變形和相對位移,這種現象叫機床的熱變形。由於熱變形而產生的誤差最大可占全部誤差的70%。

一般而言,切削加工誤差產生的成因,多方麵的,如在車削工件時,出現圓跳動和圓柱度超差,螺紋螺距精度超差,端麵平麵度超差,從而影響到工件的加工精度。


(6)計量誤差

在進行車削銑削加工時,計量錯誤主要包括圖樣看錯、圖樣尺寸計算錯誤、傳動間隙以及操作刻度盤未消除等,同時,量具操作方法不規範或者是在使用前沒有進行校準,從而造成加工誤差產生。比如在使用量具遊標卡尺時,由於螺釘的鬆緊度沒有緊固好,形成測量誤差,進而導致加工誤差。又例如千分尺的使用,在具體的測量操作時,其測量力的手感也是其中的一個關鍵性問題,同時,在測量時,閱讀數值時的視線以及測量點位置的正確與否都是導致誤差產生的因素。


(7)剛性不足

在進行車削銑削加工時,由於加工係統的剛性不足從而導致誤差產生。一般 而言,加工係統的剛性主要與三個方麵的因素相關,即工件、機床以及刀具,其中機床的轉速與切削力的大小對加工精度有直接的影響,而刀具與工件的剛性若是不達標,自然也會產生誤差。例如在加工時,若是刀具角度發生變化、切削用量大、夾具剛性不足,在綜合作用下,就必然會產生誤差,特別是對加工易變形的工件或者是大餘量的工件時,誤差產生概率就會加大。


(8)刀具的製造誤差及彈性變形

刀具誤差主要包括兩個方麵,一是角度誤差,二是刀具磨損誤差。首先,從刀具角度誤差來講,其對切削加工所產生的影響較大。一般而言,刀具角度是根據其本身材料,結合工件材料和加工性質等多方麵綜合選擇的。因此,若是刀具角度發生改變,那麽切削深度、切削力大小、切削刃口鋒利程度以及切屑變形都會造成不同程度的影響,進而影響到到加工件表麵的粗糙,同時,刀具角度的變化還使得刀尖強度的降低,影響到其散熱性能,進而產生刀具誤差。

彈性形變表現在刀具、機床絲杠副、刀架、加工零件本身等對象的形變,使刀具相對工件出現後退,阻力減小時形變恢複又會出現過切,使工件報廢。產生形變的最終原因是這些對象的強度不足和切削力太大。

彈性形變會直接影響零件加工尺寸精度,有時還會影響幾何精度(如零件變形時容易產生錐度,因為遠離卡盤的位置形變幅度越大),刀具的強度不足,可以設法提高,有時機床和零件本身的強度,是沒法選擇或改變的,所以隻能從減小切削力方麵著手,來設服彈性形變,切深越小、刀具越鋒利、工件材料硬度較低、走刀速度減小等都會減小實際切削阻力,都會減輕彈性形變。


(9)夾具的幾何誤差

夾具的作用是使工件相當於刀具和機床具有正確的位置,因此夾具的幾何誤差對機械加工誤差(特別是位置誤差)有很大影響。

夾具誤差包括定位誤差、夾緊誤差、夾具安裝誤差及對刀誤差等,這些誤差主要與夾具的製造和裝配精度有關。

①基準不重合誤差

當定位基準與工序基準不重合時而造成的加工誤差,稱為基準不重合誤差,其大小等於定位基準與工序基準之間尺寸的公差。

②基準位移誤差

工件在夾具中定位時,由於工件定位基麵與夾具上定位元件限位基麵的製造公差和最小配合間隙的影響,導致定位基準與限位基準不能重合,從而使各個工件的位置不一致,給加工尺寸造成誤差,這個誤差稱為基準位移誤差。


(10)定位誤差

定位誤差主要包括基準不重合誤差和定位副製造不準確誤差。在機床上對工件進行加工時,須選擇工件上若幹幾何要素作為加工時的定位基準,如果所選用的定位基準與設計基準(在零件圖上用來確定某一表麵尺寸、位置所依據的基準)不重合,就會產生基準不重合誤差。

工件定位麵與夾具定位元件共同構成定位副,由於定位副製造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量,稱為定位副製造不準確誤差。定位副製造不準確誤差隻有在采用調整法加工時才會產生,在試切法加工中不會產生。


(11)轉速的影響

正常情況下轉速越高,切削的效率越高。但轉速、工件直徑確定切削線速度,線速度受工件硬度、強度、塑性、含碳量、含難切削合金量和刀具的硬度及幾何性能等因素製約,所以要在線速度限製下選擇盡可能高的轉速。再者,在加工細長軸或薄壁件時,要注意將轉速調整避開零件共振區,防止產生振紋影響表麵粗糙度。


(12)切削要素對表麵粗糙度的影響

知道工件材質較硬時,加工後工件表麵粗糙度較好,另外當工件材料的可塑性和延展性越高時(如銅材、鋁材),就需要刀具越鋒利才能加工出比較好的表麵粗糙度。灰鑄鐵加工相對於鋼件加工來說,因為成份複雜,含雜質程度高,就需要刀具硬度較高。有些延展性較高強度又較高的合金材料,就需要鋒利卻又能保證強度的刀具,所以就比較難加工(如不鏽鋼、鎳基耐熱合金、鈦合金等)。


切削加工是機械製造中最主要的加工方法。由於切削加工的適應範圍廣,且能達到很高的精度和很低的表麵粗糙度,在機械製造工藝中仍占有重要地位。如何提高切削加工的精度:


一、提高切削質量的途徑

切削加工質量主要是指工件的加工精度(包括尺寸、幾何形狀和各表麵間相互位置)和表麵質量(包括表麵粗糙度、殘餘應力和表麵硬化)。隨著技術的進步,切削加工的質量不斷提高。18世紀後期,切削加工精度以毫米計;20世紀初,切削加工精度最高已達0.01毫米;至50年代,切削加工精度最高已達微米級;70年代,切削加工精度又提高到0.1微米。要提高切削加工質量,必須對上述各方麵采取適當措施,如減小機床工作誤差、正確選用切削工具、提高毛坯質量、合理安排工藝、改善環境條件等。


二、減小機床工作誤差

通常采用的方法有:

①選用具有足夠精度和剛度的機床。

②必要時可以采取補償校正的方法,如在螺紋磨床或滾齒機上,根據事先測得的機床傳動鏈誤差加裝誤差校正裝置,以校正機床的傳動係統誤差。

③采用機床夾具來保證加工精度,如利用鏜模加工箱體上的孔係,使孔距精度由鏜模決定而不受機床定位誤差的影響。

④防止機床熱變形對加工精度的影響。

⑤消除機床內部振源和采取隔振措施,以減少振動對加工精度和粗糙度的影響。

⑥提高機床自動化程度,如采用主動測量或自動控製係統,以減少加工過程中的人為誤差。


三、正確選用切削工具

應采用耐磨性好的刀具,合理選用刀具幾何參數,並仔細地研磨刃口,使其光滑而鋒利。例如用磨具加工,一般選用較細、較硬磨粒的磨具,砂輪要正確和及時地修整。


四、提高毛坯質量

工件毛坯要具有均勻的材質和加工餘量,同時采用適當的熱處理,如時效處理、退火、正火、調質等措施以消減內應力,並改善材料的切削加工性。


五、合理安排工藝

采用合理的工藝程序;正確選用切削用量,以減小切削力和切削熱的影響,並防止產生自激振動;嚴格選用經過長期檢測的切削油配方,使切削油對切削區進行充分冷卻和潤滑;選擇工件的安裝定位基準和夾緊方式時,注意減小安裝誤差和工件變形。


六、改善環境條件

保持加工環境清潔;對外部振源和熱源采取隔離措施;精密加工在恒溫、恒濕和防塵的條件下進行。


七、選擇高性能切削液

人類使用切削液的曆史可以追溯到遠古時代,從磨製石器、銅器、鐵器到各種機床的相繼出現,切削液才開始有了較大規模的應用。發展到現在,切削液的種類眾多、門類齊全,在工業中的使用量很大,成為不可或缺的工業潤滑劑之一。切削液屬於金屬加工液的一種,在金屬的切削、磨加工過程中,需要用它來冷卻、潤滑刀具以及加工件,確保切削加工的順利進行。

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