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机床品质提升工程:机床如何进行品质提升?

日期: 2019-08-19    来源:刀具商务网

  导读:

  国产数控机床经过多年发展,在机床功能、性能指标等方面取得了很大的进步。但是,专家指出,国产中、高档数控机床在质量、精度、稳定性、可靠性等关键技术上与国外先进水平存在明显差距,还需要机床企业和数控系统企业与用户一起共同努力。

  为了进一步提升数控机床的加工精度和一致性,华中数控计划与机床企业充分合作,实施"机床品质提升工程"计划,将华中8型智能数控系统热误差补偿技术应用在数控机床,致力于提高机床加工效率、加工精度和加工一致性,提升机床品质和市场竞争力。

  随着科学技术、机械制造加工业的迅速发展,对数控机床的加工精度提出越来越高要求。提高数控机床加工精度有两种基本方法:误差防止法和误差补偿法。

  误差防止法是指通过提高机床制造和装配精度及设计精度、机床零部件的制造精度和安装精度、优化机床结构、辅助部件等方法来提供机床精度。

  特点:成本增加大,实施起来有局限性

  误差补偿法是指使用软件技术,通过分析、统计、归纳及掌握原始误差的特点和规律,建立误差数学模型,进行人为误差补偿,从而减少加工误差。

  特点:经济有效,实现相对较简单

  

  误差补偿法是一种既有效又经济的提高机床加工精度的手段,其工程意义是非常显著的。已故的国际著名机械制造专家、美国密西根大学教授吴贤铭学长曾说过:"误差补偿技术的巧妙之处在于加工出的零件精度可比加工母机的精度还高",由此等等可见误差补偿技术的巨大作用。

  目前,误差补偿技术以其强大的技术生命力迅速被各国学者、专家所认识,并使之得以迅速发展和推广,已成为现代精密工程的重要技术支柱之一

  热误差补偿技术有哪几种?

  热误差补偿技术主要分为热误差斜率补偿和热误差偏置补偿两种方式:

  

  热误差偏置补偿又叫做与位置无关的热误差补偿,是在热变形部件上安装温度传感器,检测传感器的实时温度,通过查询补偿表中对应温度的补偿值,将目标轴的机床坐标系进行偏移。用以消除该部件因热变形导致的轴向热位移,一般用于非移动部件,比如主轴、动力头等发热量较大且易产生结构变形的部件上。

  

  主轴热变形引起的Y、Z两轴的轴向偏移量

  

  某轴向的热偏移量及补偿基本参数

  热误差斜率补偿又叫做与位置相关的热误差补偿,在传动部件(丝杆、齿轮齿条)上安装温度传感器,测量出传动部件极限温度区间内所有温度点对应的目标点热变形量,通过统计和计算合理安排温度补偿间隔,将计算出的热误差补偿数据填入补偿表中。系统通过检测温度传感器的实时温度,查询补偿表中对应温度的补偿值,根据目标轴的实际位置相对于热膨胀零点的距离折算出补偿量输出到目标轴上。用以消除传动部件当前所在位置相对于热膨胀零点的热伸长量。

  

  丝杆热变形引起的定位误差

  

  不同温度对应的丝杆螺距误差曲线

  数控机床的主要误差来源有哪些?

  数控机床产生误差的来源主要有:几何误差/运动误差、热误差、控制误差、力误差等等,通过研究发现,所有的误差来源中热误差占比最高,达到将近40%。

  

  数控机床热变形产生的机理

  数控机床在加工过程中由于电气发热和运转部件的摩擦发热引起的局部结构变形,导致机床执行机构产生热误差,从而影响机床的加工精度和使用效率。

  主轴单元红外热辐射图像进给轴丝杆红外热辐射图像

  数控机床热变形产生的机理

  

  数控机床热误差补偿基本原理

  在数控机床工作过程中,把实时采集机床温度、位置等信号采集到数控系统里面,再通过误差数学模型计算得出各运动轴的误差补偿量,数控系统根据误差补偿实时修正机床运动位置,提高机床加工稳定性及加工精度。

 

  机床在冷态和热态的区别

  

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