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钻床知识

加工中心的结构和构成提高数控车床加工精度的技巧
发布时间:2015-07-20 08:50:13　作者：深孔钻机床 来源:http://www.daeyang.com.cn 　阅读：次

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     加工中心有各种类型，虽然外形结构各异，但总体上是由以下几大部分组成。

    ⑴基础部件：由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负载，因此必须具备更高的静动刚度，也是加工中心中质量和体积最大的部件。

    ⑵主轴部件：由主轴箱、主袖电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。

    ⑶数控系统：由CNC装置、可编程序控制器、伺眼驱动装置以及电动机等部分组成。是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。

    ⑷自动换刀装置（ATC）：加工中心与一般数控机床的显着区别是具有对零件进行多工序加工的能力，有一套自动换刀装置。

    加工中心对结构的要求

    1．具备更高的静动刚度

    加工中心价格昂贵，其加工费用比传统机床要高得多，这就要求必须采取措施大幅度地压缩单件加工时间。压缩单件加工时间包括两个方面：一方面是新型刀具材料的发展，使切削速度成倍地提高，大大缩短了切削时间；另一方面，采用自动换刀系统，加快装夹变换等操作，这又大大减少了辅助时间。这些措施大幅度地提高了生产率，获得了好的经济效益，然而，也明显地增加了机床的负载及运转时间。另外，机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等部件的结构刚度将影响它们本身的几何精度及因变形所产生的误差．所有这些因素都要求数控机床具有更高的静刚度。

    切削过程中的振动不仅直接影响零件的加工精度和表面质量，还会降低刀具寿命，影响生产率。而加工中心又是连续作业，不可能在加工中作人为调整（如改变切削用量或改变刀具的几何角度）来消除或减少振动，因此，还必须提高加工中心的动刚度。

    在设计加工中心结构时，考虑到这些因素，其基础大件通常采用封闭箱形结构，合理布局且加强筋板以及加强各部件的接触刚度，有效地提高机床的静刚度。另外，调整构件的质量可改变系统的自振频率，增加阻尼可改善机床的阻尼特性，是提高机床动刚度的有效措施。

    2．更小的热变形

    加工中心在加工中受切削热、摩擦热等内外热源的影响，各部件将发生不同程度的热变形，这将影响工件的加工精度。由于加工中心的主轴转速、进给速度及切削量等都大于传统机床，而且工艺过程自动化，常常是连续加工，因而产生的热量也多于传统机床，这就要求必须采取措施减少热变形对加工精度的影响。主要措施有：对发热源采取有效的液冷、风冷等方法来控制温升；改善机床结构，使构件的热变形发生在非误差敏感方向上。例如卧式加工中心的立柱采用框式双立柱结构，左右对称；热变形对主轴轴线产生垂直方向的平移，它可以由坐标修正量进行补偿，减少发热，尽可能将热源从主机中分离出去。

    3．运动件间的摩擦小，并消除传动系统间隙

    加工中心工作台的位移，以脉冲当量作为它的最小单位，在对刀、工件找正等情况下，工作台常以极低的速度运动。这就要求工作台能对数控装置发出的指令作出准确响应，它与运动件的摩擦特性有关。加工中心采用滚动导轨和静压导轨，滚动导轨和加压导轨的静摩擦力较小，并且在润滑油的作用下，它们的摩擦力随运动速度的提高而加大，这就有效地避免了低速爬行现象，从而使加工中心的运动平稳性和定位精度都有所提高。进给系统中采用滚珠丝杠代替滑动丝杠，也是基于同样的道理。另外，采用脉冲补偿装置进行螺距补偿，消除了进给传动系统的间隙；有的机床采用无间隙传动副。

    4．寿命高、精度保持性好

    良好的润滑系统保证了加工中心的寿命，导轨、进给丝杠及主轴部件都采用新型的耐磨材料．使加工中心在长期使用过程中能够保持良好的精度。

    5．宜人性

    加工中心采用多主轴、多刀架及自动换刀装置，一次装卡完成各工序的加工，节省了大量装卡换刀时间。由于不需要人工操作，故采用了封闭或半封闭式加工，使人机界面明快、干净、协调。机床各部分的互镇能力强，可防止事故发生，改善了操作者的观察、操作和维护条件，并设有紧急停车装置，以避免发生意外事故．所有操作都集中在一个操作面板上，一目了然，减少了误操作。

    1.提高数控车床加工精度的方式

    1.1在零件方面还有机床调整方面来提高数控车床加工的精度

    第一，先从机械调整方面来研究如何来提高数控车床加工的精度。在机床调整方面主要包括这几个部分，主轴、床身还有镶条等等方面，这样才能使车床满足要求，提高数控车床加工的精度，在工作过程中也要实时监控，并且要不断优化在车床方面的不足，以便及时调整生产处更好的产品。这是提高数控车床加工精度中最简单便利的方式，这种调整方式不需要很好的技术，但是需要员工不时的进行检查来进行调整。

    第二，是在机电联调方面进行的改进，要提高零件的加工精度主要是在反向偏差还有定位精度以及重复定位精度这几个方面进行提高。在反向偏差方面我们对于偏差过大的时候要首先通过机械手动的方式进行修正，然后再当误差小到一定范围之内之后再用专业的方式进行进一步的优化。在定位精度方面的调整时通过显微镜的度数来不断优化误差的。在这些方面进行优化的机电联调方式，是这些调整方法中效率最高的一种方式。虽然会比较繁琐但是效果比较好。

    第三，这是通过在电气方面进行的调整，这个方面的调整主要是包括两个方面，一个是对机床参数的调整，在这个角度中又有两个方面是影响加工精度的是系统增益以及定位死区，在系统增益方面我们要关注车床受机械阻尼的方面还有转动的惯量，这些都影响着车床的加工方面的精度。还有就是尽量减少定位的死区，这样也可以提高车床运作时的精确度。这两方面是相辅相成的要同时进行调整。另一个方面就是可以通过一些系统的应用来进行调整，由于现在自动化程度不断的提高，数控车床就是在运行过程中运用了自动来远程控制，所以我们要在远程控制时要入一系列的实时监控的程序，这样就不需要人工的过多干预，这样可以更加有效的进行监管，可以通过程序来监管设置控制然后可以提高车床加工时的精度。

    1.2在进给机构方面进行调整来提高数控车床的加工精度

    第一，在由滚珠丝杠导程误差方面而造成的数控车床加工精度受到影响，在这方面影响的因素主要是脉冲，所以在制造滚珠丝杠的程序中，要尽量的减少误差致使脉冲对数控车床加工精度的影响。

    第二，在进给机构间隙对于数控车床加工精度的影响，这主要是由于其传动机械的组成部分中存在的问题而导致的影响，从而降低了失控车床加工的精度。主要的构成部分是齿轮、连轴节、滚珠丝杠还有就是支承轴构成的。这些构成部分之间出现的问题会影响数控机床加工精度，所以我们要加强他们结构之间的连接性。他们之间的精密度就会影响到车床加工的精度，从而降低各个结构之间的缝隙，加强各个结构之间的紧密性就会提高数控车床加工精度。

    1.3在编程中出现的误差的影响

    数控车床与普通车床之间的区别就在于零件的精度不同，但是由于程序在编制过程中出现的误差是可以尽量缩小的，这就要求我们从几个方面来减低误差，从而提高数控车床加工的精度。第一，是由于插补误差对车床精确度造成的影响。所以要尽量采用一定的方式来减少编程出现的问题，采用绝对方式编程，还有可以消除误差的是要用插入会参考点质量来进行程序中的编程。第二，逼近误差对于最后精度的影响。由于在过程中有采用近似的情况所以这样就会出现误差。所以要尽量的掌握廓形方程来编程时就会在很大程度上减少误差，这样就可以消除对于数控车床加工的精度的影响了。第三，编程过程中由于圆整误差的影响降低了数控车床的加工精度，所以我们在加工时要选择脉冲当量所决定的直线位移的最小值来进行参考。所以在编程的时候要严格按照图纸上面的规格作为基准进行工作。