數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工論文.doc

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1、數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工論文1機(jī)械加工誤差的分析（1）加工原理誤差。加工原理誤差是在實(shí)際的機(jī)械零件加工過程中，使用和理論加工方法類似的技術(shù)、刀具輪廓以及傳動(dòng)比等使得產(chǎn)生的零件參數(shù)與理論有所偏差。這也是數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中最常出現(xiàn)的精度誤差原因。產(chǎn)生這種誤差的原因有兩種：a.實(shí)際的加工中使用類似的加工方法，在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作中，為了使加工的流程看起來和理論相似，使用的加工方法和理論上有所差距，這必然會(huì)造成加工原理上的誤差。b.實(shí)際機(jī)械加工中使用的工具和理論模具不一樣，比如刀具輪廓的使用，理論上機(jī)械加工要求刀具應(yīng)當(dāng)具有很高精度的刀具曲面，但是實(shí)際操

2、作中，機(jī)械加工的刀具不能達(dá)到理想的要求，一般會(huì)采用近似的刀具曲面，像弧線、直線等線性進(jìn)行替代，這種情況就會(huì)造成刀具輪廓加工過程中帶來的加工理論誤差。（2）工藝系統(tǒng)誤差。a.機(jī)械零件受力點(diǎn)位置變化引起誤差。在機(jī)械加工工藝的生產(chǎn)中，工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)通常會(huì)伴隨著切削的位置進(jìn)行變化，兩者之間位置的變化，使得加工零件受力點(diǎn)在不斷變化，在位置的交錯(cuò)中，會(huì)造成一定的誤差。b.機(jī)械加工受力程度的變化引起誤差。在機(jī)械加工中，零件受力點(diǎn)在不斷變化過程中，點(diǎn)受到的切削程度也會(huì)不一樣，由于被加工的零件本身就存在材質(zhì)、形狀和尺寸的不均勻情況，在加工的過程中就

3、會(huì)形成不同受力點(diǎn)切削的力度不一，形成加工工藝中的誤差。2數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償技術(shù)4學(xué)海無涯在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中，保證機(jī)械加工的精度的方法有兩種，一是提高數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量，二是采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，本文著重從誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行精度提升的研究。誤差補(bǔ)償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補(bǔ)償技術(shù)，在誤差補(bǔ)償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測(cè)量、誤差補(bǔ)償實(shí)施。（1）硬件靜態(tài)補(bǔ)償法。在機(jī)械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補(bǔ)償法是指通過添加外部硬件機(jī)構(gòu)，在外力的作用下讓機(jī)床運(yùn)用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運(yùn)動(dòng)來減少加工中的誤差。在加工螺絲時(shí)由于加工機(jī)床

4、絲杠之間存在誤差，通過螺距校正尺來進(jìn)行絲杠之間的螺距，就屬于是靜態(tài)補(bǔ)償法。由于靜態(tài)補(bǔ)償法的局限性，只能在停止時(shí)進(jìn)行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償，在運(yùn)動(dòng)時(shí)不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償，這種硬件靜態(tài)補(bǔ)償法被使用的頻率相對(duì)較低，一般會(huì)和其他方法進(jìn)行綜合使用。（2）靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補(bǔ)償法是在數(shù)控機(jī)床加工的靜止時(shí)，通過調(diào)整參數(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，這種補(bǔ)償法可以對(duì)精度進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償提高，不能在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行隨機(jī)的誤差補(bǔ)償，通過和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法的相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)加工精度的大大提高。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是在加工的切削情況下，依據(jù)機(jī)床的工況、環(huán)境條件和空間

5、位置的變化追蹤進(jìn)行補(bǔ)償量亦或參數(shù)補(bǔ)償，通過運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行反饋補(bǔ)償，例如在軸承的機(jī)床加工中，通過對(duì)熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進(jìn)行及時(shí)的參數(shù)修改補(bǔ)償，是一種具有現(xiàn)實(shí)實(shí)際意義的誤差補(bǔ)償法，但對(duì)于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平要求極高，投入的成本很大。（3）進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。這種補(bǔ)償系統(tǒng)可以正反兩個(gè)方向運(yùn)行，能夠根據(jù)加工軌跡的要求，進(jìn)行實(shí)時(shí)的正向或者反向運(yùn)動(dòng)，其加工控制精度可以達(dá)到0.1微米，另外它的調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)并無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩。在典型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)

6、的角位移或者線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制機(jī)床加工；閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，它主要是采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移可通過檢測(cè)裝置及時(shí)反饋給數(shù)控裝置中的比較4學(xué)海無涯器，以便于指令位移信號(hào)進(jìn)行比較，兩者差距有作為伺服電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)消除位移誤差；半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成，光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，一方面用作位置的反饋信號(hào)，另一方面用作測(cè)速信號(hào)。當(dāng)點(diǎn)擊的負(fù)載變化時(shí)候，反饋脈沖信號(hào)的頻率將會(huì)隨著變化，在

7、實(shí)際的機(jī)床加工中，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精度誤差的減小。（4）修改G代碼補(bǔ)償法。G代碼是編制機(jī)床加工程序的語言，G代碼中有刀具的補(bǔ)償功能，像G44、G43是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。G代碼的補(bǔ)償原理是通過對(duì)刀位信息的修改來補(bǔ)償誤差的范圍。這種補(bǔ)償也被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工誤差補(bǔ)償，例如Hsu等人建立的五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型，根據(jù)對(duì)模型對(duì)CAM軟件生成的初始刀位進(jìn)行修改，用修改G代碼的方法完成數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工誤差補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需要G代碼的編程人員進(jìn)行工件的幾何形狀確定，確定工藝過程和刀具軌跡，在進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行中，如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過修

8、改G代碼進(jìn)行誤差補(bǔ)償，一般運(yùn)用于比較簡(jiǎn)單的加工零件，其形狀不復(fù)雜，主要是直線和圓弧組成的輪廓，數(shù)據(jù)的處理量不大，在遇到工作量大，復(fù)雜的零件時(shí)候，就需要通過計(jì)算機(jī)的G代碼控制進(jìn)行修改，程序員通過計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行