數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升中誤差補(bǔ)償法的實(shí)踐研究

張明杰

摘要：隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工對(duì)機(jī)械工件額精度要求表現(xiàn)出了逐漸提高的特點(diǎn)，在數(shù)控加工設(shè)備的精度進(jìn)行了不斷更新的情況下，誤差補(bǔ)償機(jī)制的應(yīng)用，成為了提升工件加工精度的一項(xiàng)重要措施。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的現(xiàn)代社會(huì)，數(shù)控機(jī)床加工精度的提升，可以在對(duì)機(jī)械工業(yè)的加工水平進(jìn)行提升的基礎(chǔ)上，為我國(guó)國(guó)防能力和科學(xué)水平的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;機(jī)械加工;精度提升;誤差補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TG519 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

在追求生產(chǎn)質(zhì)量的今天，數(shù)控機(jī)床加工領(lǐng)域首先必須達(dá)到提高其精度的目標(biāo)。為保證精度，相關(guān)單位往往會(huì)運(yùn)用專業(yè)的誤差補(bǔ)償方法，這些方法經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用與創(chuàng)新表現(xiàn)出越來(lái)越明顯的優(yōu)勢(shì)，而如何充分發(fā)揮這些技術(shù)的作用，值得思考。

1機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生原因

1.1加工原理誤差

加工原理誤差是指在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過(guò)程中，需要對(duì)各種技術(shù)、工具等進(jìn)行綜合運(yùn)用，而刀具輪廓和傳動(dòng)比等要素會(huì)在一定程度上造成零件參數(shù)及理論誤差，這又會(huì)間接導(dǎo)致在整個(gè)數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工行業(yè)中都極為常見(jiàn)的精度誤差現(xiàn)象。實(shí)際上，在數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)節(jié)，工作人員為了確保操作流程與理論原理保持高度一致，往往會(huì)竭盡全力，但受制于實(shí)際操作時(shí)所用的加工方法和理論尚有差距，加工原理上的誤差就依然是不可能避免的。此外，在現(xiàn)實(shí)機(jī)械加工過(guò)程中所用的工具和理論模具也明顯不同，而刀具等如果無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)，往往會(huì)用近似的刀具曲面加以代替，這也可能導(dǎo)致刀具輪廓加工階段存在一定的加工理論誤差。

1.2工藝系統(tǒng)誤差

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械零件受力點(diǎn)的位置發(fā)生轉(zhuǎn)變會(huì)在一定程度上帶來(lái)誤差。在加工時(shí)，工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)往往會(huì)因?yàn)榧庸の恢玫牟煌l(fā)生一定的改變，導(dǎo)致受力點(diǎn)無(wú)法保持穩(wěn)定而存在浮動(dòng)，伴隨這一現(xiàn)象出現(xiàn)的結(jié)果便是誤差。此外，在機(jī)械加工過(guò)程中的受力程度會(huì)各有不同，這是因?yàn)檫M(jìn)行加工的零件自身在材料、外形和大小方面有所差異。最終，受力點(diǎn)切削的力度差異會(huì)導(dǎo)致加工工藝方面的誤差。

2數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升誤差補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)踐分析

2.1硬件靜態(tài)補(bǔ)償法

硬件靜態(tài)補(bǔ)償法在數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過(guò)程中指的是增加外部的硬件結(jié)構(gòu)，利用外力使數(shù)控機(jī)床通過(guò)副位置進(jìn)行和誤差方向相反的運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)減少誤差，在對(duì)螺絲的機(jī)械加工過(guò)程中，加工的數(shù)控機(jī)床絲杠之間會(huì)產(chǎn)生誤差，利用螺距校正尺來(lái)進(jìn)行對(duì)數(shù)控機(jī)床絲杠進(jìn)行螺距，就是一種靜態(tài)補(bǔ)償法。靜態(tài)補(bǔ)償法存在一定的局限性，不可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)行補(bǔ)償，只可以在對(duì)硬件各種參數(shù)或者數(shù)值實(shí)施平衡調(diào)整時(shí)實(shí)行補(bǔ)償。硬件靜態(tài)補(bǔ)償法很少單獨(dú)使用，大多情況下與其它方法結(jié)合使用。

2.2靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法的結(jié)合使用

上文提到的靜態(tài)補(bǔ)償法，是在數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過(guò)程停止時(shí)實(shí)行誤差補(bǔ)償，因?yàn)楸旧砭哂芯窒扌运圆粫?huì)單獨(dú)使用，如果把靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法結(jié)合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)相互的取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高促進(jìn)加工精度的效率。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法是在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床切削加工過(guò)程中，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的空間位置，機(jī)床的實(shí)際加工情況，加工環(huán)境的具體變化，實(shí)行參數(shù)補(bǔ)償或者補(bǔ)償量，依據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況來(lái)實(shí)行反饋補(bǔ)償。比如在軸承的數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，利用對(duì)切削程度、熱量溫度、幾何形態(tài)的掌控來(lái)實(shí)行參數(shù)補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法和靜態(tài)補(bǔ)償法相比更有用實(shí)用性，但是局限性在于投入成本較高，技術(shù)水平要求也更嚴(yán)格[3]。

2.3G代碼修改補(bǔ)償法

G代碼是數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域經(jīng)常應(yīng)用的一種實(shí)踐語(yǔ)言[2]。刀具補(bǔ)償功能是這一系統(tǒng)中的主要功能。在對(duì)刀位信息進(jìn)行修改的基礎(chǔ)上，對(duì)誤差范圍進(jìn)行補(bǔ)償，是G代碼的刀具補(bǔ)償功能的主要表現(xiàn)。從誤差補(bǔ)償機(jī)制的應(yīng)用時(shí)間來(lái)看，五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型的構(gòu)建，可以對(duì)CAM軟件所生成的一些初始刀位進(jìn)行修改。在對(duì)G代碼進(jìn)行修改的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要對(duì)工件的幾何形狀進(jìn)行確定，進(jìn)而在對(duì)工藝過(guò)程和刀具軌跡進(jìn)行確定的基礎(chǔ)上，完成機(jī)械加工的誤差補(bǔ)償工作。針對(duì)一些工作量相對(duì)較大、零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的誤差補(bǔ)償工作，工作人員在對(duì)G代碼進(jìn)行修改的過(guò)程中需要借助計(jì)算機(jī)的輔助作用完成編程工作。

2.4坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法

所謂的坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法就是指通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)參照位置，坐標(biāo)原點(diǎn)的偏移等相關(guān)情況的反饋來(lái)實(shí)行誤差補(bǔ)償。程序員或者工作者在操作過(guò)程中，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)零部件加工進(jìn)行誤差校對(duì)，如果出現(xiàn)誤差，可以對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)利用數(shù)控系統(tǒng)重新設(shè)置，這種坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法適合應(yīng)用于三軸坐標(biāo)類型的數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過(guò)程，對(duì)側(cè)頭的使用大多是固定側(cè)頭，再加之適當(dāng)?shù)能浖a(bǔ)償，保障穩(wěn)定的地基。

2.5進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法

在數(shù)控機(jī)械之中，伺服系統(tǒng)對(duì)各個(gè)加工坐標(biāo)軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這一系統(tǒng)可以進(jìn)行正反兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)工作。從數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工對(duì)加工軌跡的要求來(lái)看，這一系統(tǒng)在正向運(yùn)動(dòng)及反向運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行過(guò)程中，可以將加工控制精度精確至0.1微米。調(diào)速范圍廣和響應(yīng)過(guò)程的快速性是這一系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要組成部分。步進(jìn)電機(jī)在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著較為重要的作用。它的角位移和線位移與機(jī)床的脈沖數(shù)之間呈現(xiàn)的是一種正相關(guān)的關(guān)系，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率之間也可以表現(xiàn)出一種正相關(guān)關(guān)系。將數(shù)控機(jī)床的指令脈沖轉(zhuǎn)化為電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)控生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的表現(xiàn)。對(duì)指令脈沖進(jìn)行控制，是利用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)挠行Т胧?/p>

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度中誤差補(bǔ)償應(yīng)用問(wèn)題的探討，意義重大。由于加工誤差的存在，在很大程度上影響了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，必須盡量克服。為做到這一點(diǎn)，工作人員要首先抓住機(jī)械加工誤差的產(chǎn)生原因，并在此基礎(chǔ)上對(duì)幾種基本的數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償技術(shù)加以研究，通過(guò)把握各種技術(shù)的操作原理和特征，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確利用，保證其充分發(fā)揮價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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