前言:
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CNC加工中心作為金屬切削的重要設備,被廣泛應用于航空航天、汽車制造、消費電子等領域零件的加工,隨著相關領域的不斷發展,對CNC加工中心的精度也提出了更高的要求,那么如何保證CNC加工中心精度的穩定性與可靠性就至關重要了。
本文介紹了CNC加工中心的精度及保證精度穩定性及可靠性的具體措施。
1CNC加工中心的精度
CNC加工中心的精度主要包括幾何精度、定位精度和切削精度。
幾何精度反映加工中心的關鍵機械零部件(如床身、立柱、主軸箱、工作臺等)的幾何形狀誤差及其組裝后的位置誤差,包括各直線軸之間的垂直度、工作臺面的平面度、主軸孔的徑向跳動、主軸的端面跳動、主軸軸線與工作臺面的垂直度及與各直線軸的垂直度等。
定位精度是指所測量的加工中心運動部件在CNC系統控制下要到達某個坐標值和實際到達的位置之間的差距大小,它與加工中心的幾何精度共同對加工中心切削精度產生重要的影響,尤其對孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響??梢詮募庸ぶ行牡亩ㄎ痪扰谐鏊募庸ぞ?。
切削精度是指零件加工后的幾何參數(尺寸、幾何形狀和相互位置)的實際值與理想值之間的符合程度。
2保證CNC加工中心精度的具體措施2 J從設計出發
1)盡量減少傳動鏈。盡量減少機械傳動的滾珠絲杠副、齒輪傳動、皮帶傳動等傳動方式,由于采用機械傳動鏈會產生反向間隙。反向間隙的存在就會影響到加工中心的定位精度和重復定位精度,從而影響產品的加工精度。如果必須采用機械傳動副,需對滾珠絲杠和軸承進行預緊,消除齒輪、蝸桿等傳動件的間隙等措施來提高進給精度和剛度。
優選直接驅動方式,如采用直線電機驅動直線軸,采用力矩電機驅動回轉軸(如電主軸、力矩轉臺、直驅擺頭的應用),減少機械傳動鏈,實現零傳動。
方零件結構優化設計。床身、立柱、工作臺、主軸箱等作為CNC加工中心的基礎結構件,須對其進行靜、動剛度、抗振性分析及拓撲優化設計等研究,在保證剛度的前提下,盡量減重,提高固有頻率。為了減小鑄件或焊接結構件的應力變形,可采用大理石床身、立柱等代替金屬結構件,大大提高加工中心的剛性。因為大理石線膨脹系數小,不受周圍環境變化的影響,消除振動的性能比較好。
沒檢測技術。盡量采用閉環控制,對直線軸增加光柵尺,提高直線軸的定位精度。旋轉軸增加編碼器,如轉臺增加角度編碼器,提高轉臺的定位精度。也可增加在線檢測技術,如工件檢測、刀具檢測等。
4潤滑。采用的軸承、齒輪、導軌都需要潤滑。良好的潤滑能夠減少運動部件之間的摩擦因數,降低部件的溫度,防止零件熱變形,對于提高加工中心加工精度、延長加工中心使用壽命等都有著十分重要的作用。
今冷卻。設計合理的冷卻方式,當零件加工時,對刀具或工件噴淋冷卻液,帶走切削熱,降低工件的熱變形。
3功能部件選型。選擇合適的功能部件,如選用精度等級高的滾珠絲杠,可減小絲杠導程誤差對加工中心加工精度的影響。選用精度等級高的軸承可提高回轉部件的精度,提高主軸及轉臺的定位精度及重復定位精度。
2.2從制造出發
1)保證零件加工精度。零件通過結構優化設計后,需要對其進行加工制造,需要合理的安排加工設備、編制合理的加工工藝,選用合理的刀具及切削液,按圖紙技術要求實現零件的加工,保證零件的圖樣精度。對導軌安裝面、主軸箱的安裝法蘭與安裝孔、工作臺的平面度、電機座、軸承座等重要工藝特征設置關鍵工序,在關鍵工序中設置工序質量的控制點,包括控制項目、控制要求、檢測方式等。
方優化裝配工藝。依據圖樣設計要求編制部件裝配工藝規程與總裝配工藝規程,優化裝配工藝規程;設計工裝檢具;對自制件及外購件進行入場檢驗;嚴格按照裝配工藝流程進行操作;通過減小傳動鏈間隙,提高加工中心剛度;采用預加載荷,消除間隙影響。重點關注重要的固定結合面與滑動結合面的接觸精度,固定結合面可采用刮研的方法,提高接觸面的接觸率。針對滾珠絲杠定位,設計專門的檢驗套、檢驗棒,以保證滾珠絲桿的正確裝配。主軸要設計專門的檢驗棒,檢測主軸的徑向跳動。
3) 伺服系統補償技術。對組裝后的CNC加工中心進行激光干涉儀檢驗,檢測直線軸與旋轉軸的定位精度與重復定位精度,依據檢測數據對其進行補償,使精度達到更高的水平。
加工中心反向間隙的補償。加工中心傳動進給的直線軸由于滾珠絲桿與螺母之間存在間隙,當進給方向發生變化時,由于配合間隙的存在,必須反向旋轉回間隙角度后,絲桿才能帶動螺母旋轉。當測定直線插補進給反向間隙后,可在需測量的軸方向上,使用直線插補指令進給一定距離進行定位,消除反方向上的間隙誤差,使絲桿及螺母緊密配合。
主軸在加工啟動過程中或加工一段時間后會熱伸長,影響零件的加工精度,可以通過布置傳感器,進行數據采集,之后進行變形補償,達到精度要求。
2 J從使用出發
1)合理選擇切削工藝。使用加工中心時,應該優化被加工零件的加工路線、加工程序、加工刀具,合理裝夾工件,設置合適的切削參數,選擇合適的切削液,使加工中心的使用性能達到最佳狀態。
方定期維護與保養。CNC加工中心如果要保持好的精度,需要定期進行維護與保養,定期檢查加工中心的幾何精度。主要包括潤滑系統的定期檢測,檢測潤滑油的油面,是否有足夠的潤滑油,用手指觸摸潤滑面處,確認有無油膜。在加工中心長期未工作的情況下,最好以手動的方式控制潤滑泵動作,強制供油,達到預先潤滑的目的。液壓系統定期更換液壓油,保證液壓油清潔。氣動系統定期檢測從氣源 [1]進入的壓縮空氣要經過過濾減壓單元送到各個支路。其中的過濾器需要周期性的清理。冷卻系統定期更換冷卻液,冷卻水箱內的冷卻液必須保持足夠,不準混入異物;冷卻液必須經常更換,保持潔凈;定期清洗過濾器和過濾網;冷卻液品牌的更換需依據切削材質而定,且油劑變渾濁必須馬上更換。
+加工中心在經過長期的運行或出現磨損,或者因某種原因產生異常情況,需要重新進行調整時,應遵守各部件的注意事項來進行調整。
3結語
綜上所述,為了能夠保證CNC加工中心的精度,需從設計、制造、使用三方面著手,通過結構的優化設計、先進的制造技術、合理的使用與定期的維護與保養,使用中再結合先進的在線檢測技術及誤差補償技術,才能保證加工中心精度的穩定性與可靠性,加工出高精度的零件,延長加工中心的使用壽命,提升加工中心的利用率。
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