在制造業中,要保持成品的精度,對機床性能進行快速檢測和調整是必要的工作。
精度的定義:
一般來說,精度是指機床將刀尖定位到編程目標點的能力。但是,衡量這種定位能力的方法有很多種,更重要的是,不同的國家有不同的規定。
日本機床制造商:校準“精度”時,通常使用JISB6201 JISB6336或JISB6338標準。JISB6201一般用于通用機床和普通數控機床,JISB6336一般用于加工中心,JISB6338一般用于立式加工中心。
歐洲機床廠商:尤其是德國廠商,一般采用VDI/DGQ3441標準。
美國機床制造商:通常采用 NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)標準。
機床的誤差來源和精度挑戰:
機器的最終精度由所有可能誤差的累積來顯示。
如今,精密機械行業對成品精度的要求越來越高。在智能機械和制造研究技術中,通過機器狀態預測加工質量是一個重要的發展課題。但是,無論機床的類型、規格、工作量和工作精度如何,即使是最優秀的數控機床,定位精度也會隨著時間的推移而逐漸降低,從而產生誤差。需要付出代價。因此,為確保零件質量始終如一,減少材料浪費,實現更高的生產效率,需要對數控機床性能進行快速檢查和調整。
刀具加工性能的誤差來源有:
機械結構的誤差:
結構在其重量和載荷作用下的運動,會使材料產生不同程度的變形,從而產生誤差;結構誤差的大小可以在設計時通過有限元法分析得知。
傳動系統誤差:
包括絲杠、線軌、滑塊、線軌的配合間隙誤差,即使是C1級絲杠也有5um的螺距誤差,線軌最高等級(UP level) 的兩個平行面之間的平行度誤差為 2um。但是,對于高精度機械來說,整機設計和裝配就是想辦法消除這些總誤差,達到3um±3以內的最終高精度要求。
反饋與控制誤差:
控制器命令輸出驅動電機,然后用光學尺反饋。現有最好的光學尺保證誤差可以在3um以內,但是這個誤差來自光學尺的刻度。只要光學尺總成沒有問題,就是固定誤差,可以通過控制器的誤差補償來消除。
裝配誤差:
機器的直線度、垂直度、平行度、平面度,各零件和運動部件的總誤差一般控制在5um以內,屬于較好的誤差范圍。
溫度誤差:溫度
每升高1℃,將影響鐵的變形量11.7um/m。在加工過程中,由于能量的轉換,會發生局部熱變形,導致刀具或工件發生熱變形,這一直是機床的痛點。即使有熱補償功能,也只是大面積補償,不能用于小面積補償。高精度加工最好的方法是控制加工溫升,使變化小于0.5℃,這樣才能保持精度。
材料變形:
材料澆鑄后,內部會有大量應力,完全不回火,變形可大到mm;做多重調理。
夾具與人為操作誤差:
加工時夾具是否對稱,夾緊力是否均勻,環境是否有振動或其他干擾都會影響加工精度。
其他誤差(如測量、環境因素):
在整機設計中,需要考慮中間值能夠抵消正負誤差,通過補償來減小誤差,進而提高機器的精度。在機器的系統設計中必須考慮到這一點。一臺機器有一個固定的誤差,可以通過補償的方法來減少。真正的困難是這些誤差是變化的,即標準差的分布范圍太大而無法控制。這么多的誤差源,這幾十個誤差的總誤差變化量如何控制在±3um以內,即每個誤差的變化量需要控制在1um以內,否則無法達到機器精度的總體目標,這是真正艱巨的挑戰。
因此,我國的機床產業必須整體提升,不僅是整機廠,更要提升供應商與合作伙伴的零件及加工精度,以擺脫低價競爭,提升制造精度。加工精度等級。