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          數控銑床加工中線性尺寸的控制方法及測頭測量系統

          發布日期:2022-09-08 09:28:19  點擊次數:7858

          數控銑床是現代機械加工中廣泛使用的數控機床。數控銑床具有高效率、高精度、高柔性等特點。一般來說,數控銑床加工的零件尺寸都比較大。當我們使用數控銑床時,如何保證零件的尺寸精度,優化零件的加工工藝和高效的精加工方法,清晰、高效、合理地完成零件的加工,保質保量,是每個從事機械加工行業的人都需要關注和追求的。本文介紹了兩種可以在數控銑床上精加工零件的方法:一種是在數控編程軟件中將余量設置為中差來調整精加工尺寸,另一種是利用軟件編程畫中差,利用機床上的刀具磨損來調整精加工尺寸。


          在我國,數控技術和數控裝備的發展近年來受到了國家和各級政府的高度重視。近年來,中國在世界技能大賽中獲得了數控車床技工技術和數控銑削技術兩個項目的金牌。這表明,在國家和各級政府的重視下,在中國世界技能大賽各種比賽的專家和教練的努力下,中國參賽選手掌握的數控加工技術取得了長足的進步。近年來,特別是在通用微機數控領域,基于PC平臺的國產數控系統已經走在世界前列。


          但是,我國數控技術的研究和產業發展還存在很多問題,特別是在技術創新能力、先進數控加工技術的普及和普及率等方面。隨著科學技術的發展,生產力得到了前所未有的提高,數控機床在生產加工中的應用越來越廣泛。一般數控銑床加工的零件尺寸都比較大。如何在保證零件尺寸精度的同時,使加工工藝和精加工方法更加明確,保質保量高效合理的完成零件的加工,是每個從事機械加工行業的人都應該關注和總結的。作者從事數控銑床教學和工廠加工多年,加上十年職業院校技能大賽數控銑床項目指導老師的經驗。現在給大家分享一些零件加工中的線性尺寸控制技巧。


          在數控銑床上加工的零件的線性尺寸,簡稱尺寸,是指兩點之間的距離,如直徑、半徑、寬度、深度、高度、中心距等。普通三軸數控銑床有x/y/z軸,它們由三個獨立的伺服電機控制器控制,控制各軸的定位精度。影響各軸加工精度的因素很多。通過查閱資料,我們現在列出幾類影響各軸加工精度的因素,大致可以分為以下幾類:


          ①機床誤差。機床誤差是指機床的制造誤差、安裝誤差和磨損。包括機床導軌的導向誤差、機床主軸的旋轉誤差和機床傳動鏈的傳動誤差。


          ②加工原理誤差。加工原理誤差是指以近似的葉片型線或近似的傳動關系進行加工而產生的誤差。在螺紋、齒輪和復雜曲面的加工中,經常出現加工原理誤差。


          ③調整誤差。機床調整誤差是指由于調整不準確而產生的誤差。


          ④工件中的殘余應力


          ⑤加工場地的環境影響。加工現場經常會有很多小金屬屑。如果這些金屬屑位于零件的定位面或孔上,就會影響零件的加工精度。對于高精度加工,一些肉眼看不見的小金屬屑會影響精度。


          ⑥制造誤差和夾具磨損。夾具的誤差主要指定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具等的制造誤差。夾具組裝后,上述部件工作面之間的相對尺寸誤差;使用過程中夾具工作表面的磨損。


          ⑦制造誤差和刀具磨損。刀具誤差對加工精度的影響因刀具類型而異。


          ⑧工藝系統受力變形。在切削力、夾緊力、重力和慣性力的作用下,工藝系統會發生變形,破壞被調整工藝系統各部件的相互位置關系,導致加工誤差的產生,影響加工過程的穩定性。主要考慮機床、工件的變形和工藝系統的總變形。


          ⑨過程系統的熱變形。在加工過程中,工藝系統受到內部熱源(切削熱、摩擦熱)或外部熱源(環境溫度、熱輻射)的加熱變形,從而影響加工精度。綜上所述,有九個因素會影響加工精度,但在加工過程中,這些因素在同一機床、同一環境下會減弱,主要留下工藝系統的調整誤差和應力變形。


          機床調整誤差是指由于調整不準確而產生的誤差。現在為了削弱機床的調整誤差,我們在每次精加工過程中把轉速進給固定在刀具的合理范圍內,在每次精加工過程中固定切削量,以消除切屑力的反作用力對被削弱的機床產生的切削誤差的影響。切削參數以固定速度進給后,軟件編程中的精加工次數分為兩次,兩次間隔為0.015mm,保證每次切削量一致,消除削弱讓刀的因素。另一方面,機床各軸的絲杠側隙不一致,調整尺寸時,分別按X方向、Y方向、Z方向調整。在精加工零件之前,我們用粗加工刀具對工件進行粗加工,并留有大約0.5毫米的精加工余量。


          由于夾緊力在粗加工時會引起工件一定的變形,所以粗加工后需要先松開虎鉗,然后用合適的夾緊力來調整和減小夾緊力,以恢復或減小工件的變形。重新夾緊后,設置工作臺,將刀具更換為精加工刀具,并調整進給速度。分別細化xyz方向上的尺寸。在xy軸上精加工尺寸有兩種方法,一種是通過在數控加工編程軟件上設置余量為中偏差來調整精加工尺寸,另一種是通過軟件編程畫出中偏差,利用機床上的刀具磨損來調整精加工尺寸。


          ①將數控加工編程軟件上的余量設置為中偏差來調整精加工尺寸的方法如下:X方向精加工法:首先在零件加工圖上找一個用千分尺很容易測出的凸臺特征尺寸作為參考尺寸。比如尺寸為550-0.02,在編程軟件上編制精加工程序,軟件上精加工程序的余量設置為公差的中值-0.01,補償改為機床。半精加工一次,測量尺寸,修改機床上對應刀號的磨損值。同時對稱精加工凸臺特征的左右兩側,通過多次使用同一程序精加工到尺寸的中間值,例如55-0.01。在尺寸可接受的范圍內,尺寸合格后在機床上記下相應刀具的磨損值,然后以該刀具在X方向的磨損值為準。


          我們將驗證X方向的其他特征尺寸,當其他凸臺尺寸為45+0.01-0.01時,我們可以計算出45+0.00的尺寸偏差。我們會在編程軟件上編制精加工程序,在軟件上設置精加工程序的余量為公差0的中值,將補償改為機床。生成的程序導入機床,導入機床進行精加工就可以得到45的尺寸。用千分尺測量,測量誤差小于0.003毫米。該方法驗證了同一凸臺尺寸的兩種計算方法。


          其次,以此類推,X方向其他維度的邊距值設置為中值。補償改為機床。生成的程序導入機床,再導入機床進行精加工。用同樣的方法計算。按照這個方法,經過多次驗證,反復試驗,都是正確的。y方向尺寸精加工方法:首先在零件加工圖上找一個可以用千分尺方便測量的凸臺特征尺寸作為參考尺寸。比如尺寸為250-0.02,在編程軟件上編制精加工程序,軟件上精加工程序的余量設置為公差的中值-0.01,補償改為機床。

          半精加工一次,測量尺寸,修改機床上對應刀號的磨損值。同時對稱精加工凸臺特征的左右兩側,用同一程序多次精加工到尺寸的中位誤差,例如25-0.01。在合格尺寸范圍內,尺寸合格后在機床上記下相應刀具的磨損值,然后以該刀具在Y方向的磨損值為準。


          我們將驗證Y方向的其他特征尺寸,當其他凸臺尺寸為65+0.01-0.01時,我們可以計算出65+0.00的尺寸偏差。我們會在編程軟件上編制精加工程序,在軟件上設置精加工程序的余量為公差0的中值,將補償改為機床。生成的程序導入機床,導入機床進行精加工就可以得到65的尺寸。用千分尺測量,測量誤差小于0.003毫米。該方法驗證了同一凸臺尺寸的兩種計算方法。其次,以此類推,Y方向其他維度的邊距值設置為中值。補償改為機床。生成的程序導入機床,再導入機床進行精加工。用同樣的方法計算。按照這個方法,經過多次驗證,反復試驗,都是正確的。


          ②用軟件編程圖形畫中差,利用機床上的刀具磨損調整精加工尺寸的方法如下:X方向尺寸精加工法:精加工尺寸前,對零件進行粗加工。在精加工尺寸之前,我們將機床上精加工刀具的相應磨損改為0.2。這種方法需要先計算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中,每一個需要尺寸公差的尺寸都以公差的中值為標準尺寸繪制到cg動畫中。比如某個320-0.02的尺寸,實際上是按照32-0.01畫成圖的。完成試切時,只需將軟件編程余量設置為0,將補償換到一臺機床上,送機床加工即可。先半成品一刀,測量這個尺寸并在機床上修改這個刀號下的磨損值,直到尺寸無限接近32-0.01,修復磨損。X方向的其他尺寸用同一把刀修剪,程序余量設置為0,然后送到機床直接修剪其他尺寸。用千分尺測量,測量誤差小于0.003毫米。如果在加工中使用第二把精加工刀,同樣的原理也適用。


          Y方向尺寸精加工方法:Y方向尺寸。在精加工尺寸之前,我們將機床上精加工刀具的相應磨損改為0.2。這種方法需要先計算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中,每個需要尺寸公差的尺寸都以公差的中值作為標準尺寸繪制到cg動畫中。例如,220-0.02的尺寸實際上是按照22-0.01繪制到圖紙中的。完成試切時,只需將軟件編程余量設置為0,將補償換到一臺機床上,送機床加工即可。先半成品一刀,在機床上測量尺寸并修改此刀號下的磨損值,直到尺寸無限接近22-0.01,修復磨損。X方向其他尺寸用同一把刀完成尺寸程序余量并置0,送機床直接完成其他尺寸。


          用千分尺測量,測量誤差小于0.003毫米。如果在加工中使用第二把精加工刀,同樣的原理也適用。修復Z軸深度尺寸時,也是計算誤差。盡量用同一把刀完成不同高度的底面,節省測量和調整的時間。比如粗加工,底部尺寸的精加工量只有0.2左右,先精加工總厚度,再精加工其他深度尺寸,以上表面為基準進行測量。


          為了保證精加工后的表面質量,精加工時的進給速度不能超過600毫米/分鐘。當該補償功能應用于同一工具時,該變化被視為機床的磨損。牢記這兩種保證大小的方法,在編程中靈活運用,可以大大簡化編程工作,達到快速準確的效果。


          以上兩種方法在數控銑床加工中起著非常重要的作用,使得數控加工程序簡單、易懂、準確、有效。以上是筆者多年從事指導學生數控技能競賽總結出來的方法。由于本人水平有限,如有不足之處請指正。總之,數控機床技術的日益進步和快速發展,為我國現代制造業的發展提供了良好的硬件條件,促進了我國制造業向高效率、高質量和智能制造方向發展。


          機床探頭有什么用?

          1、自動識別機床精度誤差,自動補償機床精度。

          2.代替人工,做自動對中、找邊、測量、坐標系自動校正、自動修刀。

          3.直接在機床上測量大型復雜零件的曲面。

          4.提高現有機床的加工能力和精度。大型單件產品在線校正一次完成,無需二次裝夾和返工修復。

          5.比較測量結果并報告。

          6.提效增產,保證產品合格率。


          目前,針對機械制造加工行業遇到的產品合格率低、加工效率低、人工成本高等共性問題,提出了新的解決方案。開發的測量系統可以提高工作效率,減少輔助夾緊時間,自動測量直線度,快速定位夾具位置,自主定位,控制手動調整時間。

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