【数控加工中的误差消除方法介绍】数控加工中的误差来源有哪些
时间：2019-01-02 03:25:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要: 在数控车实习中,常见三种误差:机械水平产生的误差,丝杠副间隙产生的误差,刀尖圆弧产生的误差。本文讨论了在实习教学和技能比赛中各种误差产生的原因和用编程来消除误差的办法。
关键词: 数控实习加工误差消除方法
在数控实习教学中,由于机床设备的传动和运动部件依然是机械部件,并且刀具的刀尖点是圆弧,误差不可避免。在数控技能大赛中,我们也经常发现机床本身有一定的误差,根据国家的比赛要求,调整机床本身是考试考核的一个内容,但在有限的时间,我们一般很难进行调整。我在此与同行讨论在实习教学中和各种数控技能比赛中较容易产生误差的原因和用编程来消除误差的办法。
一、机械水平产生的误差
1.误差分析
由于学校机床没有按照要求进行固定,或机器虽然调整过水平,但是由于长期的实习和使用,难免产生一定的误差,很可能会造成加工的材料直径方向尺寸越来越大或者越来越小。同时因为数控加工是一刀成形,如果满足前端的值,则后端的值就偏大;如果满足后端的值,则前端的值就偏小。
如图,实际测得零件的直径(预留0.50mm的余量)分别是20.52mm、28.54mm、38.56mm(分别超差0.02mm,0.04mm,0.06mm)。如果按照补偿加工的话,精加工向下补偿0.04mm,则φ28的外圆正好,φ38的外圆还大0.02mm。如果满足后端,则前面的所有的都会超差。
2.误差消除的方法
(1)机械消除误差的方法:进行正常的调节水平。
(2)对于平时的加工实习,实习老师要经常注意消除误差,但是不可能经常去调节水平,一般都是在指定的大修时间采取修理的方式。所以可以通过修改程序来改变误差。上述三个外径偏差是0.02mm、0.04mm、0.06mm,根据情况,我们修改数控精加工程序,在原有的数控程序中φ28、φ38处将加工值适当减小,满足要求。
……
G01X20
G01z-12
G01X28(改成X27.98)
……
G01x38(改成X38.96)
…
这样精加工时0.52mm就可以保证前后一次加工到位。
二、丝杠副间隙产生的误差
1.误差分析
对与普通车床丝杠副间隙是必然存在的,一般普通车床的间隙比较大。但是数控机床采用的滚珠丝杠副,并进行预紧。理论上达到了零间隙和无反向误差。但是对于实际情况下,误差不可避免,我曾经亲自参与机床的间隙调整,有的间隙可以达到0.02mm的误差。对于质量较好的滚珠丝杠,一般通过预紧可以达到0.01mm的级别。如果需要更高的精度修正,则通过专用的测量仪进行螺补修正。
2.误差消除方法
(1)对于精度要求的在0.001mm以上级别的加工,要使用专用的测量仪进行螺距补偿测量,并在参数中进行补偿。对于精度要求不高的加工,可以进行机械预紧。
(2)程序消除的方法很简单,基本原理就是在同一位置可采用多退回(或前进)一段距离,再前进(或退回)到所需的加工位置,使丝杠副始终以同一个侧面相接触来消除丝杠副间隙误差。刀具的加工路线如图2所示,默认的走刀路线为1→2→3,但是为了减少丝杠副间隙产生的误差,,可以采用1→2→4→2→3。这样的间隙误差较小,一般能满足实际要求。这样可避免采用机械方法来减少间隙而带来的阻力增大和调整困难等问题。
三、刀尖圆弧引起的误差
1.误差分析
数控车床是按车刀刀尖对刀的,在实际加工中,由于刀具产生磨损及精加工时车刀刀尖磨成半径不大的圆弧,因此车刀的刀尖不可能绝对尖,总有一个小圆弧,所以对刀尖的位置是一个假想刀尖0′,如图所示,编程时是按假想刀尖轨迹编程,即工件轮廓与假想刀尖0′重合,车削时实际起作用的切削刃却是圆弧各切点,这样就引起加工表面形状误差。
2.误差解决方法
采用G41/G42编程,并且使用合理的刀位号进行编程,这类编程在原有的程序中加入了G41/G42并且设置刀具半径补偿为R值,即可完成加工。注明G41、G42在G71/G72循环过程中不执行,跳步执行过程中才执行。为了防止中途意外结束,开始时执行G40,取消刀补。
编制程序如下:
N010 G99G00X100Z100T0101
N020 G40M03S600
N30/G71U2R0.5
N40/G71P50Q220U0.5W0.5F0.2(采用/可有效的简化编写过程)
N50 G42 G0X19
……
N220G40 G0X45;
N230G0X100Z100
N240M30
注意在编写的过程中有刀补位置的设置,可以参考图4进行设置。
根据车刀的形状确定位置参数,数控车削使用的刀具有很多种,不同类型的车刀其刀尖圆弧所处的位置不同,如图所示。将车刀的形状和位置用刀尖方位参数T来表示,A点为假象的刀尖点,刀尖方位参数共有8个(1―8),当使用刀尖圆弧中心编程时,可以选用0或9。图(a)为刀架前置的数控车床假象刀尖的位置;图(b)为刀架后置的数控车床假象刀尖的位置。
四、结语
在数控实习教学中,教师应该对照尺寸仔细测量。如果出现误差,一般通过刀具补偿即可以消除,达到练习和考工的目的。同时合理编制和修改相应的程序也是作为一个合格的数控工人必须掌握的技能。每年的数控技能大赛,也经常会碰到误差的问题。如果要很好地完成比赛任务,学生就必须注意这样的几个问题,首先进入比赛之前,经常有15分钟可以给你机床准备时间,有必要的话可以进行相关的调整,其次在比赛过程中一旦碰到机床的问题,就要灵活地采用以上方法进行调整。通过合理的选择编程的方法,我们一定能够有效地消除系统误差带来的影响。
参考文献:
[1]陈宁娟.数控车削实训与考级教材.高等教育出版社,2008.1.
