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摘要 随着经济的飞速发展,工业技术也在不断革新,车床加工对技术的要求也越来越高,需要不断探索创新方法来提高车床的加工精度。本文首先介绍了数控车床的结构组成及工作原理,并分析了影响数控车床加工精度的因素,介绍了提高加工精度的方法,指出了产生加工误差的主要原因,提出了车床加工精度控制理论,旨在为提高数控车床的加工精度提供参考意见。
关键字:金属加工 装备制造业 机床加工 车床精度
车床,作为最为原始,最为常用的金属加工设备,从其诞生到现在的一百多年里,得到了完美的发展,其加工能力日益完善。随着经济的发展,我国从出口,投资的经济发展模式逐渐转变为外贸,投资,消费发展模式,实体经济必然会得到大力发展,机械加工作为重工业之重必然会有更大的提升空间,然而,我们国家基础制造业实力与发达国家的差距长期以来阻碍着制造业的发展。装备制造业中,机床加工的精度很大程度上决定了制造出的装备的精度,而车床作为最为通用的加工机床,如何提高其加工精度,尤其重要。
1.数控车床的结构组成及工作原理
数控车床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体。
数控机床加工零件时,需要按照规定将工件的加工信息编制成零件的数控加工程序,然后将加工程序输入到数控系统,由数控系统进行数据处理,输出各种信息和指令,控制机床主运动的变速、起停,速度等,以及刀具的选择交换、工件的加紧松开、冷却润滑的开关等动作,使刀具、工件及辅助装置有序进行工作。
2.影响车床加工精度的因素
车床经常加工旋转类零件,它的特点就是一条边线围绕母线旋转(母线我们称为轴线),根据这个特点以及车床的特点,我们把引起车床加工误差的原因大致分为以下几种:
2.1车床制造精度
车床在加工制造时各个零件因机床本身的精度,员工技能水平,气候影响,装配误差等影响,造成车床本身具有一定误差,这个误差称为机床制造精度(比如车床导轨的平行度)。
2.2车床安装精度
车床在安装调试时,因技师水平,工厂条件,气候,运输等影响,造成车床在在安装调试时与理想状态产生误差(比如车床导轨与水平面的角度误差),这个误差称为车床安装精度。
2.3加工工件工艺合理性
工艺是使各种原材料、半成品成为产品的经验、方法和过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械加工工艺。良好合理的机械加工工艺,能够优化加工工步,提升工件的制造精度。由于工艺人员的水平参差不齐,使得有些车床加工工艺合理性有待提高,造成工件产生加工误差。
2.4工人的技能水平影响
车床作为机械切削加工的一个系统基体,只有和人形成良好的人机互动,才能制造出品质优良的工件,技术工人的技能水平高低很大程度上决定加工工件的加工质量。由于我国职业教育的不完善性,决定了从事加工制造的技术工人的技能有很大提升空间。
2.5工件的装夹误差与夹具制造、磨损
工件装夹误差是指定位误差和夹紧误差。主要包括:1)定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具的制造误差;2)夹具元件装配误差;3)夹具在长期使用过程中工作表面的磨损。由于车床加工中主要用的工装,夹具为三爪卡盘或者四爪卡盘和各种顶尖,其中三爪卡盘为自定心,它们的制造,装配精度,硬度耐磨性对工件的定位加紧有很大影响。定位加紧直接决定工件的制造精度,顶尖的制造精度对于工件定位有很大影响。
2.6机床传动链误差
传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元之间相对运动的误差。在螺纹加工时,必须保证工件与刀具间有严格的运动关系,传动链的传动误差是影响其加工精度的主要因素。传动链误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。如图所示的机床传动系统,可具体表示为
2.7刀具误差
一般车刀具(如普通45度正偏车刀、)的制造误差,对加工精度没有直接影响。但其装夹误差对制造有一定影响。定尺寸刀具(主要指螺纹刀具)的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度。刀具在安装使用不当时产生跳动也将影响加工精度。
2.8测量误差
测量误差主要包括1)工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量,再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。2)量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等,都直接影响加工误差。
3.车床加工精度控制方法
由于车床加工的精度影响因素较多,我们就按照设备,人,量具的分类来讨论。
3.1设备因素。
对于设备制造、运输因素:为了提高车床的制造精度,设备方面,我们建议是选择实力强,信誉好的机床厂生产的车床,比如沈阳机床厂生产的C6140系列的车床。运输方面,我们建议采用运输过程中运动平稳的方式,比如从大连到天津可以选用海运。
对于设备安装因素:首先厂房建设时尽量保证地面的水平,尽量涂地面漆,保证地面水平,防震等,另外厂房选址选在气候适宜,湿度低的地方;其次尽量选择厂家优秀的调试人员,由其指导安装车床。确保导轨与水平面的平行度,主轴端面与水平面的垂直度。
3.2人为因素。
人为因素分两种,编写工艺因素和车床操作因素。对于工艺员编写工艺这个因素我们的建议是招聘有资历的工艺员,定期对工艺员进行职业培训,定期展开对外交流。对于编写出来的工艺反复试制造,定稿。而对于车床操作这个因素我们建议招聘受过高等职业教育,受过职业技能培训的员工,定期展开技能培训,工人要和技术员,工艺员,设计人员定期交流,保证加工质量
3.3量具因素
对于量具因素我们建议采购品质佳,耐用度高,准确度高的量具,并且安置对量具进行校准,定时对使用人员进行量具操作技能培训,考核。
4.结论
本文围绕影响数控车床加工精度的因素和提高数控车床加工精度方法展开阐述,文章首先介绍了数控车的结构组成和工作原理,分析了影响车床加工精度的若干关键因素,提出了车床加工精度的几个控制理论,旨在对提高数控车床的加工精度及从整体上提高数控车床现有水平均提供参考意见。
参考文献
[1] 严爱珍主编,机床数控原理与系统.北京机械工业出版社,1998.
[2]李万来.影响数控车床加工精度的主要因素[J].科技创新导报,2008(09).
[3]叶影.提高经济型数控车床加工精度的方法[J].数控机床世界,2009(06).
[4]晏初宏.数控加工工艺与编程.北京:化学工业出版社,2004,3.
[5]刘又午.数控机床误差补偿技术研究[J].北京:中国机械工程,1998(12).
关键字:金属加工 装备制造业 机床加工 车床精度
车床,作为最为原始,最为常用的金属加工设备,从其诞生到现在的一百多年里,得到了完美的发展,其加工能力日益完善。随着经济的发展,我国从出口,投资的经济发展模式逐渐转变为外贸,投资,消费发展模式,实体经济必然会得到大力发展,机械加工作为重工业之重必然会有更大的提升空间,然而,我们国家基础制造业实力与发达国家的差距长期以来阻碍着制造业的发展。装备制造业中,机床加工的精度很大程度上决定了制造出的装备的精度,而车床作为最为通用的加工机床,如何提高其加工精度,尤其重要。
1.数控车床的结构组成及工作原理
数控车床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体。
数控机床加工零件时,需要按照规定将工件的加工信息编制成零件的数控加工程序,然后将加工程序输入到数控系统,由数控系统进行数据处理,输出各种信息和指令,控制机床主运动的变速、起停,速度等,以及刀具的选择交换、工件的加紧松开、冷却润滑的开关等动作,使刀具、工件及辅助装置有序进行工作。
2.影响车床加工精度的因素
车床经常加工旋转类零件,它的特点就是一条边线围绕母线旋转(母线我们称为轴线),根据这个特点以及车床的特点,我们把引起车床加工误差的原因大致分为以下几种:
2.1车床制造精度
车床在加工制造时各个零件因机床本身的精度,员工技能水平,气候影响,装配误差等影响,造成车床本身具有一定误差,这个误差称为机床制造精度(比如车床导轨的平行度)。
2.2车床安装精度
车床在安装调试时,因技师水平,工厂条件,气候,运输等影响,造成车床在在安装调试时与理想状态产生误差(比如车床导轨与水平面的角度误差),这个误差称为车床安装精度。
2.3加工工件工艺合理性
工艺是使各种原材料、半成品成为产品的经验、方法和过程。各种机械制造的方法和过程的总和称之为机械加工工艺。良好合理的机械加工工艺,能够优化加工工步,提升工件的制造精度。由于工艺人员的水平参差不齐,使得有些车床加工工艺合理性有待提高,造成工件产生加工误差。
2.4工人的技能水平影响
车床作为机械切削加工的一个系统基体,只有和人形成良好的人机互动,才能制造出品质优良的工件,技术工人的技能水平高低很大程度上决定加工工件的加工质量。由于我国职业教育的不完善性,决定了从事加工制造的技术工人的技能有很大提升空间。
2.5工件的装夹误差与夹具制造、磨损
工件装夹误差是指定位误差和夹紧误差。主要包括:1)定位元件、刀具导向元件、分度机构和夹具的制造误差;2)夹具元件装配误差;3)夹具在长期使用过程中工作表面的磨损。由于车床加工中主要用的工装,夹具为三爪卡盘或者四爪卡盘和各种顶尖,其中三爪卡盘为自定心,它们的制造,装配精度,硬度耐磨性对工件的定位加紧有很大影响。定位加紧直接决定工件的制造精度,顶尖的制造精度对于工件定位有很大影响。
2.6机床传动链误差
传动链的传动误差是指内联系的传动链中首末两端传动元之间相对运动的误差。在螺纹加工时,必须保证工件与刀具间有严格的运动关系,传动链的传动误差是影响其加工精度的主要因素。传动链误差一般可用传动链末端元件的转角误差来衡量。如图所示的机床传动系统,可具体表示为
2.7刀具误差
一般车刀具(如普通45度正偏车刀、)的制造误差,对加工精度没有直接影响。但其装夹误差对制造有一定影响。定尺寸刀具(主要指螺纹刀具)的尺寸误差直接影响加工工件的尺寸精度。刀具在安装使用不当时产生跳动也将影响加工精度。
2.8测量误差
测量误差主要包括1)工件在加工过程中要用各种量具、量仪等进行检验测量,再根据测量结果对工件进行试切或调整机床。2)量具本身的制造误差、测量时的接触力、温度、目测正确程度等,都直接影响加工误差。
3.车床加工精度控制方法
由于车床加工的精度影响因素较多,我们就按照设备,人,量具的分类来讨论。
3.1设备因素。
对于设备制造、运输因素:为了提高车床的制造精度,设备方面,我们建议是选择实力强,信誉好的机床厂生产的车床,比如沈阳机床厂生产的C6140系列的车床。运输方面,我们建议采用运输过程中运动平稳的方式,比如从大连到天津可以选用海运。
对于设备安装因素:首先厂房建设时尽量保证地面的水平,尽量涂地面漆,保证地面水平,防震等,另外厂房选址选在气候适宜,湿度低的地方;其次尽量选择厂家优秀的调试人员,由其指导安装车床。确保导轨与水平面的平行度,主轴端面与水平面的垂直度。
3.2人为因素。
人为因素分两种,编写工艺因素和车床操作因素。对于工艺员编写工艺这个因素我们的建议是招聘有资历的工艺员,定期对工艺员进行职业培训,定期展开对外交流。对于编写出来的工艺反复试制造,定稿。而对于车床操作这个因素我们建议招聘受过高等职业教育,受过职业技能培训的员工,定期展开技能培训,工人要和技术员,工艺员,设计人员定期交流,保证加工质量
3.3量具因素
对于量具因素我们建议采购品质佳,耐用度高,准确度高的量具,并且安置对量具进行校准,定时对使用人员进行量具操作技能培训,考核。
4.结论
本文围绕影响数控车床加工精度的因素和提高数控车床加工精度方法展开阐述,文章首先介绍了数控车的结构组成和工作原理,分析了影响车床加工精度的若干关键因素,提出了车床加工精度的几个控制理论,旨在对提高数控车床的加工精度及从整体上提高数控车床现有水平均提供参考意见。
参考文献
[1] 严爱珍主编,机床数控原理与系统.北京机械工业出版社,1998.
[2]李万来.影响数控车床加工精度的主要因素[J].科技创新导报,2008(09).
[3]叶影.提高经济型数控车床加工精度的方法[J].数控机床世界,2009(06).
[4]晏初宏.数控加工工艺与编程.北京:化学工业出版社,2004,3.
[5]刘又午.数控机床误差补偿技术研究[J].北京:中国机械工程,1998(12).