数控车床加工误差的主要原因及预防措施你知道吗

Home / 数控车床加工误差的主要原因及预防措施你知道吗 - 2018年2月7日 , by cncgz

车床几何误差和工作误差对加工精度的影响,使零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状、位置)与理想几何参数不相符,影响加工质量。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、轴加工、数控车床加工、刀柄刀杆、夹头接杆为公司的主打产品,因此,在机械加工中,误差是不可避免的,但误差必须在允许的范围内。通过误差分析,掌握其变化的基本规律,从而采取相应的措施减少加工误差,提高加工精度。

数控车床加工误差的主要原因及预防措施你知道吗

一、误差的分类

1、随机误差。随机误差是在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号不可预定变化的误差。产生随机误差的因素很多,这些因素多具有偶然性和不稳定性。如测量机构的间隙、运动间摩擦力的变化、测量力的变动及温度的波动等。

2、系统误差。系统误差是指在同一条件下,对同一测量值进行多次重复测量时,误差大小和符号均保持不变或按一定规律变化的误差。即前一种情况为定值系统误差,后一种情况为变直系统误差。

3、粗大误差。粗大误差是指超出规定条件下预期的误差。这种误差是由于测量者主观上疏忽大意造成读错、记错,或客观条件发生突变(外界干扰、振动)因素所致。

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二、车床加工产生误差的主要原因

1、定位误差。

一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称之为工序基准。在机床上对工件进行加工时,必须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准,如果所选用的定位基准与设计基准不重合,就会产生基准不重合误差。

二是定位副制造不准确误差。夹具上的元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确,它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副,由于定位副制造不准确和定位副间的配合间隙引起工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。

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2、刀具的几何误差。任何刀具在切削过程中,都不可避免产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状的改变。正确的选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料,合理的选用刀具几何参数和切削用量,正确的采用冷却液等,均能最大限度减少刀具和尺寸磨损。必要时还可以用补偿装置对刀具尺寸磨损进行补偿。

3、车床主轴回转误差。主轴回转误差是指主轴个瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。产生主轴径向回转误差的主要原因有:主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、轴加工、数控车床加工、刀柄刀杆、夹头接杆为公司的主打产品,适当提高主轴及箱体的制造精度,选用高精度的轴承,提高主轴部件的装配精度,对高速主轴部件进行平衡,对滚动轴承进行预紧等。均可提高机床主轴的回转精度。

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4、调整误差。在机械加工每一道工序中,总要对工艺系统进行这样和那样的调整工作。由于调整不可能绝对准确,因而产生调整误差。在工艺系统中,工件、刀具在机床上的互相位置精度,是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时,调整误差的影响,对加工精度起到决定性的作用。

5、传动链误差。传动链的传动误差是指内联系传动链中首末两轮传动元件之间相对运动的误差。传动误差是由传动链中各组成环节的制造和装配误差,以及使用过程中磨损所引起的误差。

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6、工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响别较大,特别是在精密加工和大件加工中,由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。

7、导轨误差。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准,也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度。除了导轨本身的制造误差外,导轨的不均匀磨损和安装质量,也是造成导轨误差的重要因素。

8、测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时,由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接测量精度。如:温度、振动、灰尘等,其中温度引起的测量误差最大。

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9、人员误差。人员误差是由测量人员主管因素和操作者技术水平所引起的误差。测量人员对量具使用的方法不正确,对读数值的分辨能力和对量具的调节能力不强等因素引起的测量无差。

10、工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响比较大。二是刀具的刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向的刚度很大,其变形可以忽略不计。车削直径较小内孔时,刀杆细刚度很差,刀杆受力变形很大,对加工孔的精度有很大的影响。三是机床部件的刚度。机床部件由许多零件组成,机床部件刚度迄今尚无合适的简便计算方法,目前主要还是用实验方法来测定机床部件的刚度。变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。

两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所消耗的能量,它消耗与摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残变形才逐渐减小到零。

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三、车床常见的几何误差和工作误差的现象

1、车削工件时圆度超差。

2、车圆柱形工件时产生锥度。

3、精车后工件端面平面度超差。

4、精车后工件端面圆跳动超差。

5、车削外圆时,工件素线的直线度超差。

6、钻、扩、铰孔时,工件孔径扩大或孔变为喇叭形。

7、车削螺纹时螺距精度超差。

8、车外圆时表面上有混乱的振纹。

9、精车外圆时表面上轴向出现有规律的波纹。

10、精车外圆时圆周表面上出现有规律的波纹。

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四、减少误差的预防措施

1、测量方法。测量方法是指测量时所采用的计量器具和测量条件的综合。测量前应根据被测对象的特点,如精度、形状、质量、材质和数量等来确定须用的测量器具,以确定最佳的的测量方法。

2、测量精度。测量精度是指测量结果与真值的一致程度。任何测量过程总不可避免出现测量误差,误差大,说明测量结果离真值远,精度低;反之,误差小,精度高。因此精度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差,任何测量结果都只能是要素真值的近似值。以上说明测量结果有效值的准确性是由测量精度确定的。

3、减少原始误差。提高零件加工所使用的几何精度,提高量具、夹具及工具本身精度,控制工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力引起的变形、测量误差等均属于直接减少原始误差。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、轴加工、数控车床加工、刀柄刀杆、夹头接杆为公司的主打产品,为了提高机械加工精度,对产生加工误差的各项原始误差进行分析,根据不同情况对造成加工误差的主要原始误差采取不同的措施解决。对于精密零件的加工应尽可能提高所使用精密机床的几何精度、刚度和控制加工热变形;对具有成形面和特形表面的零件加工,则主要是减少成形刀具形状误差和刀具的安装误差。

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4、转移原始误差。这种方法的实质就是将原始误差从误差敏感方向转移到误差非敏感方向上去。转移原始误差至非敏感方向。各种原始误差反映到零件加工误差上的程度与其是否在误差敏感方向上有直接关系。若在加工过程中设法使其转移到加工误差的非敏感方向,则可大大提高加工精度。转移原始误差至其它对加工精度无影响的方面。

5、分化原始误差。为了提高一批零件的加工精度,可采取分化某些原始误差的方法。对加工精度要求高的零件表面,还可以采取在不断试切加工过程中,逐步均化原始误差的方法。根据误差反映规律,将毛坯或上道工序的工件尺寸经测量按大小分X组,每组工件的尺寸范围就缩减为原来的1/x.。然后按各组的误差范围分别调整刀具相对工件的准确位置,使各组工件的尺寸分散范围中心基本一致,以使整批工件的尺寸分散范围大大缩小,提高精度。

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6、均化原始误差:通过加工使被加工表面原有误差不断缩小和平均化的过程。均化的原理就是通过有密切联系的工件或工具表面的相互比较和检查,从中找出它们之间的差异,然而在进行相互修正或基准加工。

7、误差补偿法。对工艺系统的一些原始误差,可采取误差补偿的方法,以控制其对零件加工误差的影响。此法是人为地造出一种新的原始误差,从而补偿或抵消原来工艺系统中固有的原始误差,达到减少加工误差,提高加工精度的目的。

8、误差抵消法:利用原有的一种原始误差去掉部分或全部的抵消原有原始误差或另一种原始误差。

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五、车床几何精度的基本要求

车床几何精度是指车床某些基础零件本身的几何形状精度、相互位置的几何精度及其相对运动的几何精度。包括以下内容:

1、导轨在垂直平面内的直线度(纵向);

2、导轨应在同一平面内(横向)。

3、床鞍移动在水平面内的直线度。

4、尾座移动对床鞍移动的平行度。

5、主轴的轴向窜动和主轴轴肩支撑面的跳动。

6、主轴定心轴颈的径向跳动。

7、主轴轴线的径向跳动。

8、主轴轴线对床鞍纵向移动的平行度。

9、主轴顶尖的径向跳动。

10、尾座套筒轴线对床鞍移动的平行度。

11、尾座套筒锥孔轴线对床鞍移动的平行度。

12、主轴和尾座两顶尖的等高度。

13、小滑板纵向移动对主轴轴线的平行度。

14、中滑板横向移动对主轴轴线的垂直度。

15、丝杆的轴向窜动。

16、丝杆所产生的螺距累计误差。

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六、车床常见的故障

1、刹车不灵。在车床停止过程中,主轴不能迅速停止,影响工作效率,易发事故。

2、闷车。就是在车削过程中,背吃刀量较大时造成主轴停止。

3、强力车削时机动进给停止。

4、卡盘圆跳动大。主轴间隙过大。

5、主轴温度过高。主轴间隙小,摩擦力增加,时长长,满负荷工作。摩擦热过多,造成主轴温度过高。

总之,在车床加工中,误差是不可避免的,只要对误差产生的原因进行详细的分析,对工具、量具、夹具、测量方法和相关手柄调整到最佳,尽量减少加工误差,这样才能提高车床加工精度,提高生产效率,加工出符合图纸要求的零件。

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