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解决车削加工热误差问题

  现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成和高智能方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向,并成为提高国际竞争能力的关键技术。车削加工误差随着精密加工的广泛应用也成为了研究的热门课题。由于在机床的各种误差中,热误差以及几何误差占据着绝大部分,故以减少这两项误差特别是其中的热误差成为了主要目标。误差补偿技术(Error Compensation Technjque,简称ECT)随着科学技术的不断发展而出现并发展起来。由机床热变形造成的损失是相当大的。故极有必要开发能满足工厂实际生产要求的高精度、低成本热误差补偿系统来修正主轴(或工件)与切削刀具之间的热误差,以提高机床加工精度,降低废品、增加生产效率和经济效益。 

    误差补偿的基本定义及特性 

       1. 基本定义 

       误差补偿的基本定义是人为地造出一种新的误差去抵消或大大减弱当前成为问题的原始误差,通过分析、统计、归纳及掌握原始误差的特点和规律,建立误差数学模型,尽量使人为造成的误差和原始误差两者的数值相等、方向相反,从而减少加工误差,提高零件尺寸精度。 

       最早的误差补偿是通过硬件实现的。硬件补偿属机械式固定补偿,在机床误差发生变化时要改变补偿量必须重新制作零部件、校正尺或重新调整补偿机构。硬件补偿又有不能解决随机性误差、缺乏柔性的缺点。近来发展的软件补偿其特点是在对机床本身不作任何改动的情况下,综合运用当代各学科的先进技术和计算机控制技术来提高机床加工精度。软件补偿克服了硬件补偿的许多困难和缺点,把补偿技术推向了一个新的阶段。 

 

       2. 特性 

       误差补偿(技术)具有两个主要特性:科学性和工程性。 

       科学性误差补偿技术的迅速发展极大地丰富了精密机械设计理论、精密测量学和整个精密工程学,成为这一学科的重要分支。与误差补偿相关的技术有检测技术、传感技术、信号处理技术、光电技术、材料技术、计算机技术以及控制技术等。作为一门新技术分支,误差补偿技术具有自己的独立内容和特色。进一步研究误差补偿技术,使其理论化、系统化,将具有非常重要的科学意义。 

       工程性误差补偿技术的工程意义是非常显著的,它包含3层含义:一是采用误差补偿技术可以较容易地达到“硬技术”要花费很大代价才能达到的精度水平;二是采用误差补偿技术,可以解决“硬技术”通常无法达到的精度水平;三是在满足一定的精度要求情况下若采用误差补偿技术,则可大大降低仪器和设备制造的成本,具有非常显著的经济效益。 

 

      3.车削加工热误差产生及分类 

       随着对机床精度要求的进一步提高,热误差在总误差中的比重将不断增大,机床热变形已成为提高加工精度的主要障碍。机床热误差主要由马达、轴承、传动件、液压系统、环境温度、冷却液等机床内外热源引起的机床部件热变形而造成的。机床几何误差来自机床的制造缺陷、机床部件之间的配合误差、机床部件的动、静变位等等。 

 

       4.误差补偿基本方法 

       综上所述及相关参考文献,可知车削加工误差一般是由下列因素引起的: 

       1. 机床热变形误差; 

       2. 机床零部件和结构的几何误差; 

       3. 切削力引起的误差; 

       4. 刀具磨损误差; 

       5. 其他误差源,如机床轴系的伺服误差,数控插补算法误差等等。 

 

       提高机床精度有两种基本方法:误差防止法和误差补偿法。误差防止法是试图通过设计和制造途径消除或减少可能的误差源。误差防止法在一定程度上对于降低热源温升、均衡温度场和减少机床热变形是有效的。但它不可能完全消除热变形,且花费代价是很昂贵的;而应用热误差补偿法则开辟了一条提高机床精度的有效和经济的途径。 

 

       5.结论与讨论 

       车削加工误差的研究是现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向,并成为提高国际竞争能力的关键技术,误差的产生是多方面的,对热误差的分析与研究有利于提高车削精度和技术要求。 

    误差补偿技术能满足工厂实际生产要求的高精度、低成本,热误差补偿技术可以修正主轴(或工件)与切削刀具之间的热漂误差,提高机床加工精度,降低废品、增加生产效率和经济效益。

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