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    提高数控机床加工精度误差补偿研究

    发布时间:2020-07-14

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    提高数控机床加工精度误差补偿研究

    在现代制造业中,数控机床以其加工柔性好、加工效率高、加工精度高等优点得到了普及和应用。在数控机床的各项性能指标中,加工精度是重要的指标,是机械制造业发展水平的重要体现,也是衡量技术水平和工业生产水平的重要指标之一。

    一、机械加工误差概述

    一般来说,影响数控机床加工精度的因素主要有加工系统误差和随机误差。具体包括:①机床设备是机械制造的产物,必然会产生原始的制造误差;②数控机床依靠数控系统实现加工的自动化操作,因此数控系统的误差也会影响终的加工精度;③ 切削加工会产生热量,这种热会使刀具产生一定程度的热变形,从而产生误差;④机械切削加工会产生切削力。切削力也会使工件、刀具、夹具甚至机床本身产生一定程度的变形,这自然会带来误差;⑤现代数控机床一般集成了检测系统,但检测系统本身也可能存在误差;⑥机床振动时误差的影响正在工作;⑦由于加工环境和操作条件的变化而引起的错误;后是其他错误。在分析确定了可能引起机床加工误差的因素后,主要采取以下两种措施来提高加工精度:①通过改进设计,尽可能消除误差源,机床制造装配水平的提高和加工环境的改善采用高刚度机床主轴、提高机床滚珠丝杠的制造精度、机床导轨误差小化、机床预热等措施都能有效地防止误差的发生;②分析了机床主轴的高刚度、高刚度、高刚度、高刚度、高刚度、高刚度的机床主轴对现有的加工误差形式,建立误差补偿模型,并通过人工添加新的误差来达到补偿原始误差的效果,进而实现机床加工精度的软提升。

    二、误差补偿法

    在实际加工过程中,如果发现数控加工精度降低,必然是一种误差。此时,可以采用误差补偿法对存在的误差进行补偿,以达到消除和调节误差的目的。与传统机床不同,数控机床的加工过程是通过程序控制来实现的,即加工过程是自动化的,因此在进行误差补偿时,还必须完善数控系统和加工程序。首先要确定误差的来源和形式,然后有针对性地应用误差补偿方法。减少原有误差的实质是人为地减少或消除新的误差。在这个过程中,需要通过分析、统计和归纳,掌握原始误差的特点和规律,进一步保证所构建的误差补偿模型与原误差反向相等,从而达到误差补偿的目的。

    (1)切削力误差分量的识别。切削力由刀具零件决定,通过数学模型计算参数。建立数学模型后,可以及时识别和处理问题。另外,在机械加工过程中,振幅过大也会影响终的加工精度,通过观察模型的额定参数,可以科学地得出终的调整方案,将加工过程中的噪声和振动控制在可接受的范围内,从而大限度地影响数控加工过程。

    (2)错误识别。在数控加工误差补偿中,首先要做的就是对误差进行辨识,辨识的精度将直接影响误差补偿的精度。错误识别是一项复杂而耗时的任务。国内外许多学者进行了相关研究,提出了许多误差识别方法,但一般来说,这些方法可归纳为以下三类:单误差直接测量综合误差测量和间接测量。

    (3)误差补偿技术。根据误差补偿的过程和原理,加工误差补偿技术可进一步分为三类:①静态补偿法。这种方法是预先设定误差补偿值,然后按设定值进行补偿,明显存在较大缺陷;②实时误差补偿法。该方法是基于硬件系统的检测和反馈进行补偿。它能根据反馈给补偿系统的信息实时调整补偿值,有效地提高了加工精度。缺点是不能补偿所有的误差元素;③综合动态补偿法。这是在实时误差补偿方法的基础上开发的,可以根据工作条件、环境条件和空间位置的变化动态调整补偿量,实现对各种误差的综合补偿。

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