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数控机床怎么追求低误差高精度的机器精度

时间:2022-02-17     作者:山东万汇数控机床有限公司【原创】

在制造业中,要保持成品的精度,对机床性能进行快速检测和调整是必要的工作。

数控机床精度.jpg 

  • 机床误差源与精度挑战    

  • 刀具加工性能误差的来源是

精度的定义:

一般来说,精度是指机床将刀尖定位到编程目标点的能力。但是,衡量这种定位能力的方法有很多种,更重要的是,不同的国家有不同的规定。

  • 日本机床制造商:校准“精度”时,通常使用JISB6201 JISB6336或JISB6338标准。JISB6201一般用于通用机床和普通数控机床,JISB6336一般用于加工中心,JISB6338一般用于立式加工中心。

  • 欧洲机床厂商:尤其是德国厂商,一般采用VDI/DGQ3441标准。

  • 美国机床制造商:通常采用 NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)标准。

机床的误差来源和精度挑战:

机器的最终精度由所有可能误差的累积来显示。

如今,精密机械行业对成品精度的要求越来越高。在智能机械和制造研究技术中,通过机器状态预测加工质量是一个重要的发展课题。但是,无论机床的类型、规格、工作量和工作精度如何,即使是最优秀的数控机床,定位精度也会随着时间的推移而逐渐降低,从而产生误差。需要付出代价。因此,为确保零件质量始终如一,减少材料浪费,实现更高的生产效率,需要对数控机床性能进行快速检查和调整。

刀具加工性能的误差来源有:

  1. 机械结构的误差:
         
    结构在其重量和载荷作用下的运动,会使材料产生不同程度的变形,从而产生误差;结构误差的大小可以在设计时通过有限元法分析得知。

  2. 传动系统误差:
         
    包括丝杠、线轨、滑块、线轨的配合间隙误差,即使是C1级丝杠也有5um的螺距误差,线轨最高等级(UP level) 的两个平行面之间的平行度误差为 2um。但是,对于高精度机械来说,整机设计和装配就是想办法消除这些总误差,达到3um±3以内的最终高精度要求。

  3. 反馈与控制误差:
         
    控制器命令输出驱动电机,然后用光学尺反馈。现有最好的光学尺保证误差可以在3um以内,但是这个误差来自光学尺的刻度。只要光学尺总成没有问题,就是固定误差,可以通过控制器的误差补偿来消除。

  4. 装配误差:
         
    机器的直线度、垂直度、平行度、平面度,各零件和运动部件的总误差一般控制在5um以内,属于较好的误差范围。

  5. 温度误差:温度
         
    每升高1℃,将影响铁的变形量11.7um/m。在加工过程中,由于能量的转换,会发生局部热变形,导致刀具或工件发生热变形,这一直是机床的痛点。即使有热补偿功能,也只是大面积补偿,不能用于小面积补偿。高精度加工最好的方法是控制加工温升,使变化小于0.5℃,这样才能保持精度。

  6. 材料变形:
         
    材料浇铸后,内部会有大量应力,完全不回火,变形可大到mm;做多重调理。

  7. 夹具与人为操作误差:
         
    加工时夹具是否对称,夹紧力是否均匀,环境是否有振动或其他干扰都会影响加工精度。

  8. 其他误差(如测量、环境因素):
         
    在整机设计中,需要考虑中间值能够抵消正负误差,通过补偿来减小误差,进而提高机器的精度。在机器的系统设计中必须考虑到这一点。一台机器有一个固定的误差,可以通过补偿的方法来减少。真正的困难是这些误差是变化的,即标准差的分布范围太大而无法控制。这么多的误差源,这几十个误差的总误差变化量如何控制在±3um以内,即每个误差的变化量需要控制在1um以内,否则无法达到机器精度的总体目标,这是真正艰巨的挑战。

因此,我国的机床产业必须整体提升,不仅是整机厂,更要提升供应商与合作伙伴的零件及加工精度,以摆脱低价竞争,提升制造精度。加工精度等级。

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