数控机床误差的起因及回火处理

发布时间:2019-08-05  发布者:禹创重工机械
在机械加工领域,科技工作者一直坚持不懈地为追求的加工设备而努力。随着数控设备的普及应用,提高各种数控机床,特别是数控加工中心的精度是完成这一目标的必经之路,这一点己被前人充分的认识到,并且也己作了大量的工作。
提高机床精度有两种方法。一种是通过提高零件设计、制造和装配的水平来消除可能的误差源,称为误差防止法。该方法一方面主要受到加工母机精度的制约,另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀,致使该方法的使用受到一定限制。另一种叫误差补偿法,通常通过修改机床的加工指令,对机床进行误差补偿,达到理想的运动轨迹,实现机床精度的软升级。目前该方法己在三坐标测量机上得到商业应用,以低成本的代价,提高了三坐标测量机的精度。该方法在数控机床上的应用,己取得一定进展,但还没有比较成熟的报道。通过误差补偿不仅可以提高制造数控机床的精度等级,同时也可以对现有数控机床的精度进行升级。研究表明,几何误差和由温度引起的误差约占机床总体误差的70%,在温度变化影响很小时,几何误差就占误差的主要部分。几何误差相对稳定,易于进行误差补偿。对数控机床几何误差的补偿,可以提高整个机械工业的加工水平,对促进科学技术进步,提高我国国防能力,继而极大增强我国的综合国力都具有重大意义。
近年来,国内外学者在这方面做了大量的工作,在某些方面也取得了一定进展。但是,总体而言,数控机床的误差补偿技术还远没有达到普遍实用阶段;几何误差的测量这一实施误差补偿的关键环节,也还不能很好的满足实际需要。对这两方面进行系统研究,开发新的测量仪器,探索合适的误差补偿方法,无疑是非常迫切和重要的。
普遍认为数控机床的误差有以下几方面的起因
1.机床的原始制造误差。它是指由组成阀门机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差,是数控机床几何误差产生的主要原因。
2.机床的控制系统误差。它包括:机床轴系的伺服误差(轮廓跟随误差),数控插补算法误差。
3.热变形误差。由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。
4.切削负荷造成工艺系统,包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”,它造成加工零件的形状畸变,尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时,这一误差更为严重。
5.机床的振动误差。在切削加工时,数控机床由于工艺的柔性和工序的多变,其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域,从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。
6.检测系统的测试误差。它包括:1)由于测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差。2)由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。
7.外界干扰误差。由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。
8.其它误差。如编程和操作错误带来的误差。
上面的误差可按照误差的特点和性质,归为两大类:即系统误差和随机误差。数控机床的系统误差是机床本身固有的误差,具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分,也具有可重复性。利用该特性,可对其进行“离线测量”,可采用“离线检测一一开环补偿”的技术来加以修正和补偿,使其减小,达到机床精度强化的目的。
随机误差具有随机性,必须采用“在线检测一一闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响,该方法对测量仪器、测量环境要求严格,难于推广。
床身材质采用铸铁HT250,通过软件进行应力分析合理设计结构,合理布置加强筋,提高机床刚性及稳定性。床身铸造后进行回火处理,粗加工后进行振动时效处理,以确保机床精度的稳定性。
阀门专用机床床身导轨面采用传统人工刮研处理,所谓刮研是利用刮刀、基准表面、测量工具和显 示剂,以手工操作的方式,边研点边测量,边刮研加工,
使工件达到工艺上规定的尺寸、几何形状、表面粗糙度和密合性等要求的一项精加工工序。由于使用的工具简单,通用性比较强,加工余量少,而达到的精度非常高,因此广泛地应用在机器和工具的制造及机械设备的修理工作中。通常机床的导轨、拖板,滑动轴承的轴瓦都是用刮研的方法作精加工而成的。
阀门专用机床人工刮研是平面修复加工的方法之一,其目的是为了降低表面的粗糙度值,提高接触精度和几何精度,从而提高机床及平面度整体的配合刚度、润滑性能、机械效益和使用寿命;如果仅用平面磨床和导轨磨床加工是难以达到较佳效果的。人工刮研更是机床设备和铸铁平板、精密工量具所必需的加工工艺。
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