經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中誤差來源分析及其對(duì)策

摘要：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床不僅具有較高的性價(jià)比，而且維修方便，在舊設(shè)備的改造中應(yīng)用較為廣泛，在零件自動(dòng)化加工方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，由于國(guó)內(nèi)對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床使用效能的提升以及對(duì)自動(dòng)化機(jī)床的需求，使得相關(guān)技術(shù)人員對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的研究逐漸增多。出于這一方面的考慮，本文主要對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工中的誤差來源進(jìn)行分析，并探尋解決對(duì)策，以供參考。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床;加工;誤差;預(yù)防方法

1機(jī)械部分誤差來源和對(duì)策分析

任何機(jī)床的驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸在移動(dòng)和停止時(shí)，都要經(jīng)歷一個(gè)升、降速過程。在高檔數(shù)控機(jī)床中，由于有液壓驅(qū)動(dòng)和鎖緊系統(tǒng)，其升、降速率可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床由于沒有液壓驅(qū)動(dòng)和鎖緊系統(tǒng)，則升、降速率在一定的時(shí)間內(nèi)才能完成。這種傳動(dòng)系統(tǒng)的滯后（即慣性）、停頓在加工內(nèi)槽型面等輪廓中，當(dāng)零件輪廓有拐角時(shí)，刀具容易產(chǎn)生超程而導(dǎo)致加工誤差。所以在編程時(shí)，需要注意在靠近拐角時(shí)對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行降低，待拐角運(yùn)行結(jié)束之后再進(jìn)行速度的提升。數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)副中的齒輪、軸和傳動(dòng)絲杠有反轉(zhuǎn)間隙，在工作臺(tái)處于反向運(yùn)動(dòng)工作狀態(tài)下時(shí)，由于受到存在間隙的影響，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)諸如工作臺(tái)停止運(yùn)作、電動(dòng)機(jī)走空等問題發(fā)生，繼而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床運(yùn)作誤差的產(chǎn)生。針對(duì)上述問題，可以采用以下預(yù)防措施：對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的反向間隙，在開環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行間隙值的測(cè)量，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)作為參數(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的輸入，使之成為反向間隙補(bǔ)償值，從而在機(jī)床出現(xiàn)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。

2進(jìn)給誤差來源和對(duì)策分析

數(shù)控機(jī)床與傳動(dòng)鏈這兩個(gè)內(nèi)容間所產(chǎn)生的誤差稱之為進(jìn)給誤差。此類誤差來源有：長(zhǎng)時(shí)間的積累，導(dǎo)致滾珠絲杠不再具有較好的準(zhǔn)確程度，慢慢地加大螺距誤差;在長(zhǎng)時(shí)間處于使用運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會(huì)使得滾珠絲杠以及螺母支架承受一定的負(fù)載以及熱能，久而久之便會(huì)導(dǎo)致變形問題的發(fā)生，繼而出現(xiàn)誤差。想要盡可能的減小這種誤差，縮小差距，可以從兩方面著手：第一，對(duì)于開環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)而言，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)累計(jì)產(chǎn)生的螺距誤差進(jìn)行控制，做好修改和補(bǔ)償工作。所以，一定要采用有效對(duì)策使用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)軸運(yùn)動(dòng)實(shí)施管理，將差值自動(dòng)考慮在內(nèi)，并且采取科學(xué)的方式進(jìn)行補(bǔ)償處理;第二，針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)鏈?zhǔn)艿酵饬τ绊懚鴮?dǎo)致的受熱問題，引發(fā)的誤差，在避免過程中要增大傳動(dòng)鏈的剛性特征，也可以減小他們之間的摩擦力，進(jìn)而避免誤差存在。

3系統(tǒng)故障和參數(shù)不當(dāng)設(shè)置的誤差及對(duì)策分析

當(dāng)前，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)、精度及品種、生產(chǎn)效率等的要求越來越高，同時(shí)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的單件以及中小批量產(chǎn)品的需求越來越大。隨著現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)通用機(jī)床或者專用機(jī)床已不再適用于現(xiàn)代化、高效化產(chǎn)品生產(chǎn)加工的需求。數(shù)控機(jī)床是傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)與電子信息技術(shù)相結(jié)合而衍生出的產(chǎn)物，充分將計(jì)算機(jī)、光電、精密機(jī)械等多種學(xué)科技術(shù)集為一身，可用來高效解決精密、復(fù)雜的零件加工問題，適用于各類機(jī)械產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需求。數(shù)控機(jī)床以其柔性高、精度強(qiáng)、效率大等特點(diǎn)，已在機(jī)械制造業(yè)中獲得了普遍應(yīng)用。但是如果想使其作用最大化地發(fā)揮出來，重點(diǎn)在于編程，根據(jù)不同零件所對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)以及精度要求，進(jìn)行科學(xué)、合理及高效加工程序的編程。編程參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或者是系統(tǒng)出現(xiàn)故障，是導(dǎo)致目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)加工誤差的主要原因，總體歸納來說，一般有以下幾種具體表現(xiàn)：

3.1電纜連接不良當(dāng)

連接電纜系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)及步進(jìn)電機(jī)的電纜沒有被有效連接時(shí)，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)脈沖指令的準(zhǔn)確度產(chǎn)生最為直接的影響，進(jìn)而使電機(jī)發(fā)生較大的失步誤差。該類誤差表現(xiàn)出斷斷續(xù)續(xù)的特點(diǎn)，而如果發(fā)生了時(shí)有時(shí)無的加工誤差，則要對(duì)電纜接頭做好全面仔細(xì)的檢查，降低電纜連接不良所導(dǎo)致的加工誤差。

3.2脈沖編碼器的故障

當(dāng)主軸和進(jìn)給需聯(lián)動(dòng)或者進(jìn)行螺紋加工處理時(shí)，脈沖編碼器會(huì)發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行脈沖指令，同時(shí)作用于進(jìn)給電機(jī)。同時(shí)，如果主空軸好編碼器之間的連接狀態(tài)不好，或者是編碼器編碼盤有損壞的問題，就會(huì)直接影響到脈沖指令的產(chǎn)生，而不正常脈沖指令所造成的直接后果便是發(fā)生亂牙等誤差情況。為了預(yù)防這一誤差的發(fā)生，可針對(duì)性地做編碼器完善工作，認(rèn)真檢查其連接的有效性和安全性，排除由于該類原因所導(dǎo)致的誤差。

3.3工作環(huán)境溫度高

數(shù)控系統(tǒng)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器均屬于畏熱性的電子產(chǎn)品，其對(duì)所處的工作環(huán)境溫度要求較為嚴(yán)苛，而且通常都需要輔以風(fēng)扇來做隨時(shí)隨地的降溫處理。如果風(fēng)扇由于故障問題而不能工作，或者是其他原因?qū)е码姍C(jī)的驅(qū)動(dòng)器、系統(tǒng)所處的工作環(huán)境溫度過高，均會(huì)對(duì)機(jī)床的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至導(dǎo)致機(jī)床運(yùn)行誤差的發(fā)生。一般此類誤差會(huì)隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)得越來越明顯，但將機(jī)床停運(yùn)一段時(shí)間之后再運(yùn)行，加工誤差又會(huì)有所減小。借此可以判斷這類誤差的來源，選擇相應(yīng)的方法進(jìn)行預(yù)防，比如說維修散熱電扇、保持周圍環(huán)境較低的溫度等。

3.4參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

如果一些數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了設(shè)置不當(dāng)?shù)膯栴}，就會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)生加工誤差。具體來說，例如進(jìn)行GOO指令設(shè)置時(shí)，若將其所對(duì)應(yīng)的速度參數(shù)設(shè)置過高，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在停運(yùn)時(shí)產(chǎn)生更大的誤差。再像是編碼器波特率參數(shù)如果做了不當(dāng)?shù)脑O(shè)置，會(huì)使螺紋在加工的一系列過程中發(fā)生螺紋誤差現(xiàn)象。為有效避免此類誤差出現(xiàn)，需要對(duì)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行嚴(yán)格的審核，在最大程度上將誤差的發(fā)生控制到最低。

4結(jié)語

總之，由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國(guó)家制造業(yè)迅猛前進(jìn)，數(shù)控機(jī)床加工形勢(shì)也出現(xiàn)了多樣化趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)階段較新的技術(shù)手段，它在使用中對(duì)技術(shù)要求嚴(yán)格，復(fù)雜度高。想要提升我國(guó)的數(shù)控加工水平，就一定要找準(zhǔn)誤差來源，分析誤差存在的原因，然后結(jié)合機(jī)械運(yùn)作的實(shí)際情況，通過日常改造、減小進(jìn)給誤差以及編程誤差等方式完善對(duì)策。通過經(jīng)驗(yàn)歸納以及分析，希望能對(duì)數(shù)控機(jī)床的制造、使用以及維護(hù)起到積極的促進(jìn)作用，減少數(shù)控機(jī)床誤差發(fā)生率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，必將使其迅猛發(fā)展，并有極為廣闊的應(yīng)用前景。

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（作者單位：巨輪智能裝備股份有限公司）

作者簡(jiǎn)介：邵為峰（1981.10-），男，廣東揭陽(yáng)人，漢族，本科，數(shù)控編程技師，研究方向：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工。