精度并不只是機(jī)床的固有屬性,也取決于機(jī)床如何應(yīng)用的問題。請(qǐng)?jiān)囉梦恼轮薪榻B的這些技術(shù)咱娶,讓一臺(tái)新的機(jī)床或現(xiàn)有的CNC數(shù)控加工中心達(dá)到其潛在的加工精度∏科罚
我們常常以思考機(jī)床行程的方式來思考加工中心的精度問題膘侮,精度是機(jī)床內(nèi)在的一個(gè)屬性屈糊。然而,加工中心畢竟也是整個(gè)系統(tǒng)的一部分琼了。機(jī)床是采用某種方式調(diào)試設(shè)置并操作運(yùn)行的潦故。在一個(gè)環(huán)境中存在著溫度和其他各種因素,而且這一切是隨時(shí)變化的键切。機(jī)床本身也是一套完整的系統(tǒng)够戒,由運(yùn)動(dòng)部件所組成,其相互之間受到各種動(dòng)態(tài)影響腿若。所有這些因素都會(huì)影響到機(jī)床的精度驼牵,因此必須將所有這些潛在的因素都考慮在內(nèi)∥锦澹
加工中心究竟達(dá)到了何種水平蛮昭?主軸的運(yùn)行水平如何?在Todd Schuett先生提供的有關(guān)提高銑削加工精度的資料中漠恰,揭示了解決這一類問題的方法腋积,其中談及了加工中心用戶應(yīng)該采取的不同措施,以便使他們的機(jī)床達(dá)到更高的精度蹲自∑矫簦
請(qǐng)閱讀下列應(yīng)該仔細(xì)考慮的各個(gè)事項(xiàng)以及各個(gè)步驟,了解如何提高加工中心的精度颗介,然后看看這些想法是否已付諸實(shí)際行動(dòng)愤惰,并繼續(xù)更仔細(xì)地在實(shí)際中加以貫徹∽咐恚
了解主軸情況
當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)速變化時(shí)宦言,改變刀具的補(bǔ)償值了嗎?加工中心的用戶們往往不是采用這樣的方式來應(yīng)用刀具補(bǔ)償值的商模,他們似乎更喜歡以靜態(tài)的方式處理刀尖的位置問題奠旺。然而,不同的速度會(huì)在主軸范圍內(nèi)產(chǎn)生不同的溫度和不同的離心力施流。在一定程度上响疚,主軸會(huì)響應(yīng)這些變化。因此瞪醋,要保持比較精密的公差尺寸忿晕,應(yīng)該采取合乎邏輯的措施,并逐漸了解主軸的特性趟章⌒硬冢
達(dá)到這一目的最簡(jiǎn)捷的方法是通過實(shí)驗(yàn),確定刀尖位置的變化情況蚓土。當(dāng)主軸以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)嚼般,測(cè)量主軸上的測(cè)量頭就可以了解這一信息偿股。然后可以根據(jù)各種不同的速度,對(duì)刀具的補(bǔ)償值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚庀酢4送獾搪椋谥鬏S運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),采用一種激光刀具探頭來測(cè)量真實(shí)的刀尖位置也是非常有效的着届〗舾Γ
以測(cè)量生產(chǎn)工藝代替零件的測(cè)量
在加工完成之后,通常需要進(jìn)行檢驗(yàn)抢必,整個(gè)檢測(cè)過程基本上由測(cè)量?jī)x來完成匀洪。另一種方法是先測(cè)量生產(chǎn)工藝,而不是先測(cè)量零件耗鲸。換句話說厕扼,先在生產(chǎn)工藝中找到誤差原因,并且在開始加工前糾正這些誤差懒潘∨哕睿
應(yīng)該承認(rèn),出現(xiàn)這類誤差的因素可能很多必尼。一臺(tái)3軸加工中心有一個(gè)21的自由旋轉(zhuǎn)角蒋搜,或者說有21個(gè)潛在的精度誤差來源。這些誤差應(yīng)該在調(diào)試刀具和夾緊工件前得到補(bǔ)償判莉。
不過豆挽,誤差因素的數(shù)量總是有限的。機(jī)械誤差因素及可能出現(xiàn)的人為誤差因素是可以識(shí)別確定的骂租,而且這些誤差問題可以逐個(gè)糾正并解決祷杈。生產(chǎn)工藝可以通過這種方式改進(jìn)和提高斑司,因此渗饮,對(duì)其簡(jiǎn)單的了解往往是非常重要的第一步。此后宿刮,實(shí)現(xiàn)這一工藝所需的測(cè)量工作將逐步減少互站。
注意拉桿問題
拉桿是加工中心中最容易被忽視的元件之一,同時(shí)也是最關(guān)鍵的元件之一僵缺。拉桿的拉力應(yīng)該經(jīng)常進(jìn)行檢查胡桃,常常需要每隔一個(gè)月檢查一次。在這里磕潮,其拉力的減少不但會(huì)影響到加工精度昵裁,而且也會(huì)影響到刀具的使用壽命。拉桿應(yīng)按照預(yù)定的計(jì)劃暖经,需定期進(jìn)行維修祈痢,并將其作為大多數(shù)加工中心應(yīng)用壽命中的一個(gè)基礎(chǔ)來看待叽燃。
控制顫振
調(diào)整設(shè)置和增強(qiáng)刀具的剛性可降低顫振姚菱。此外校惧,還可通過尋找合適的主軸轉(zhuǎn)速,使切削刃的沖擊速率與系統(tǒng)的自然頻率相協(xié)調(diào)皂汞,以解決顫振問題竣篷。可以采用現(xiàn)有的診斷工具熄晕,以這種方式尋找與特定銑削走刀速度相協(xié)調(diào)的主軸轉(zhuǎn)速傲丹,也可以通過試切削加工尋找理想的速度。實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為安靜的切削環(huán)境不僅可以提高機(jī)床的加工精度尔网,以達(dá)到更理想的表面質(zhì)量和其他精度要求券亚,而且也可使機(jī)床達(dá)到更高的金屬切削率⌒DΓ
用參考基準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)
一臺(tái)配有測(cè)量探頭的加工中心能夠檢測(cè)其本身的性能嗎看峻?答案似乎是否定的,因?yàn)橛绊憴C(jī)床加工走刀的任何熱誤差都將會(huì)影響到機(jī)床的測(cè)量能力衙吩。然而互妓,某些加工中心的用戶們已經(jīng)超越了這一限制±と
實(shí)踐證明冯勉,達(dá)到這一目的的有效方法是:使用加工區(qū)內(nèi)一個(gè)已知的參照物作為基準(zhǔn)。如果這一經(jīng)過校準(zhǔn)的參照物由加工件同樣的材料制成摹芙,并具有類似的幾何形狀灼狰,那么就可以用這一參考基準(zhǔn)來捕獲任何測(cè)量誤差。該誤差就是已知參考尺寸值與同一尺寸所測(cè)值之差浮禾。然后將這一差值作為一個(gè)補(bǔ)償值交胚,用來更新和糾正機(jī)床自身對(duì)某些實(shí)際零件類似尺寸的測(cè)量值。只要這樣做盈电,就能夠讓機(jī)床檢測(cè)其自身的工作蝴簇。更重要的是,這樣做也可以讓機(jī)床修改其定位精度探快,并保持其整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行期間的加工精度鹤曼。否則,在這一過程中就會(huì)逐漸地使零件和機(jī)床產(chǎn)生位置誤差榨狐∠敬矗
Renishaw公司在其自己英國(guó)總部的自動(dòng)化生產(chǎn)工藝中,采用了這一參考基準(zhǔn)測(cè)量戰(zhàn)略咱漱。Renishaw公司的自動(dòng)化加工工藝也采用加工中心來車削加工安裝在主軸上的工件屈腻,而其刀具則固定在工作臺(tái)上工杀。
在錐形刀柄中甲脚,旋鈕擰得過緊會(huì)造成刀柄變形估裁,從而影響其在主軸中的正確就位。J&M Machine公司提供了一種“高扭矩”設(shè)計(jì)的旋鈕帽拘,試圖解決這一問題吠谐。這個(gè)旋鈕利用其螺紋,將夾緊力施加到刀座上坡疼,可防止其變形彬呻。
在Renishaw公司演示了一個(gè)實(shí)際零件的自動(dòng)化生產(chǎn)過程:一臺(tái)加工中心在檢測(cè)其本身第一個(gè)試件時(shí)的探頭掃描路線柄瑰。該機(jī)床首先用探頭掃描一個(gè)已知的參考基準(zhǔn)以消除測(cè)量誤差闸氮。
已知測(cè)量值與被測(cè)量值之間的差值將成為糾正探頭測(cè)量值的補(bǔ)償值教沾,這一差值也可以在這個(gè)設(shè)置中作為糾正下一個(gè)工件加工運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償值蒲跨。
關(guān)于“參考基準(zhǔn)比較”和“人造標(biāo)準(zhǔn)件比較”技術(shù)授翻,Renishaw公司做出了下列評(píng)論:
探頭根據(jù)一個(gè)已在20℃條件下校準(zhǔn)的人造標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)或悲;
人造標(biāo)準(zhǔn)件的材料與工件的材料相同;
其幾何形狀和特點(diǎn)與零件相似堪唐;
比較測(cè)量值具有可追溯性巡语,獨(dú)立于機(jī)床的測(cè)量精度;
采用表面上的測(cè)量點(diǎn)對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量淮菠;
在更新工藝變量時(shí)男公,由人造標(biāo)準(zhǔn)件確定的熱效應(yīng)值可得到補(bǔ)償『狭辏
在英國(guó)Renishaw公司生產(chǎn)廠加工中心上的一種自動(dòng)化生產(chǎn)工藝码完,甚至使用這類加工中心來進(jìn)行車削加工。整個(gè)生產(chǎn)工藝由Renishaw公司自動(dòng)化銑削猖生、車削和檢驗(yàn)中心(簡(jiǎn)稱RAMTIC)”制定舞铝。有關(guān)加工中心的車削加工操作,采用安裝在工作臺(tái)上的固定式刀具妥尘。其工件用類似于刀柄的把手安裝在主軸中,然后用一個(gè)刀具調(diào)試探頭測(cè)量工件的長(zhǎng)度佣锁。
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