五轴数控机床的精度检测方法研究

发表时间:2020/6/15   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:李钢
[导读] 摘要:现阶段,我国的综合国力发展迅速,目前数控系统已经得到较快速的发展,为了得到高速、高精度的加工工件,人们对数控系统加减速的控制方法研究也越来越广泛。
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        摘要:现阶段,我国的综合国力发展迅速,目前数控系统已经得到较快速的发展,为了得到高速、高精度的加工工件,人们对数控系统加减速的控制方法研究也越来越广泛。加减速控制分为前加减速规划和后加减速规划,后加减速规划方法会产生加工轮廓误差,而前加减速规划采用的是加工合成速度规划,在加工过程中不会产生轮廓误差,所以在研究数控系统加减速控制时,大多都会采用前加减速控制。在加减速研究过程中,由于对加减速度规划时每段加工轨迹的运行时间都必须为数控系统插补周期的整数倍,导致数控系统在加工时难以加工到路径的终点位置,使加工工件产生残余未加工量。
        关键词:五轴数控机床;精度检测;方法研究
        引言
        随着我国工业化水平的不断提升,先进的机械制造事业也实现了快速发展,很多企业对机械加工质量、效率也提出了越来越严格的要求,机械制造行业中五轴数控机床的应用也越来越频繁,使用范围也在不断的扩大,带来的经济效益也非常可观。但是,最大限度提高五轴数控机床的工作效率仍然是机械加工的追求,不仅直接关乎机械加工企业的经济效益,还会影响国家经济建设进程中工业生产的发展。
        1提高数控机床机械加工效率的价值探析
        五轴数控机床作为机械加工领域发展的物质基础所在,是工业化生产所依赖的重要载体之一。特别是基于复杂多变的机械市场以及日趋多样化的人民发展需求,数控行业面临着前所未有的机遇与挑战。而能否牢牢把握其行业的核心发展技术,积极探索一条技术化、智能化机械加工的新道路,则在很大程度上受到五轴数控机床加工效率的影响。如果可以有效提升其实际的工作效率,那么将会大大缩减工人的工作时间,降低生产的综合劳动成本,助力有关企业全面提升自身的綜合竞争力以及市场占有率,更好地应对竞争激烈的现代花机械市场。但现实情况在于,现阶段许多企业内部的五轴数控机床加工都存在着如程序不规范、机械化水平低、制度不健全以及人员素质低下等问题,大程度上制约了五轴数控机床加工质量与效率的全面提升,同时也不利于企业经济价值与社会效益的最大化实现。除此之外,受到一系列人为要素的影响,实际加工所得产品的准确性与精确度很难满足既有的标准,这就阻碍了我国现代化建设的进程,不利于广大人民生产效率以及生活质量的全面提升。
        2五轴数控机床的精度检测方法
        2.1机床加工精度检查
        造成五轴机床加工精度差的因素有很多,各平动轴和旋转轴定位精度、重复精度的影响,机床几何精度的影响,环境温度的影响,五轴结构数据的影响等。为此,针对各个可能产生的影响作一一排查:利用激光干涉仪对平动轴和旋转轴对定位精度进行检测,并重新进行螺距误差补偿。利用方尺、平尺、角尺等工具对机床几何精度进行检测。均未发现很大的偏差,不是问题的根源所在,最后针对五轴结构数据进行检测。目前先进的五轴数控系统均具备五轴联动RPCP功能和倾斜面加工功能,操作者在使用这些功能时,数控系统内部会根据输入的NC程序进行数据转换,在进行数据转换时,数控系统会调用机床的一些数据信息,而这些数据信息如果不能准确反映机床的真实情况时,数控系统转换后的数据也就会出现偏差,也就会造成机床的加工精度变差,不能达到用户的使用要求。而机床在长期的使用过程中受温度、以及丝杆导轨磨损等因素的影响,实际的位置必然会产生变化,比如转台旋转中心的位置发生位移,而系统本身不能检测转台的实际位置,系统记录的数据并不是机床当前真实的位置,所以就造成腕体零件加工不合格的根源所在。


        2.2优化刀具轴承
        对刀具切削与轴承转动来说,将为加工精度带来显著影响,对此要选择有较高质量的刀具,同时从零部件材质出发,保证选用的刀具类型更加科学合理。在数控机械基础加工中要提高对零部件切削刀度、深度和精度等重视程度,从实际情况出发,选用最科学的刀具类型。对轴承使用来说,所选的轴承摩擦阻力不能过大,光滑度与稳定性高。不同于传统滚动体轴承,水晶压电主轴空气粘度小,摩擦时带来的损失很小,不仅具备较高的耐高温性,耐久性也有保障。对空气静压与水静压轴承电主轴来说,在高精密度电子产品中应用空间非常广泛,但液体静压主轴主要应用于超精密机床内。
        2.3检测具有曲面特征的工件
        使用五轴数控机床对曲面进行在线检测,就需要确定最为合适的测量点,并且还需要对于曲面工件的误差进行分析。而这一项分析工作具有十分复杂的操作步骤,为了进一步保证测量结果的准确性,就需要正确的选择测量点,因为在在线测量的前期,为了更好地对曲面车间内工件进行检测,则需要使用网格的方法选择出最为合适的测量点,根据所需要测量曲面的曲面形状以及曲率大小而生成测量点,之后使用之字形的检测路径进一步地提高在线检测的检测效果,同时在生成最短的路径。同时还需要根据测量点的分布,依次地将测量点进行连接。同时在测量过程当中务必要保证每一个测量点只检测一次,从安全的角度出发,还需要进一步检查所生成的最终检测路径,防止在检测的过程当中测量的工件以及测头系统发生碰撞,从而影响到最终的检测效果。同时如果测量点以及检测工件在运动时出现碰撞现象,导致测头受力过大可能会危害到测头本身,就立刻停止测头系统的应用,并且进行报警,防止测头受到严重损害,而影响到数控机床的精密度以及完整度。在对曲面工件进行测量的过程当中,使用触发式的侧头进行测量,并且将测量过程当中曲面的下陷区域规定为测量点,计算曲面上测量点所与之对应的曲率半径,判断曲率半径以及测头半径之间的大小关系,如果前者小于后者则可以将其视为劣质测量点,直接地将其剔除,之后再次进入检测路径当中之后,再选择先前的测量点进行第二次测量。
        2.4轴联动性能的检测
        五轴联动性能的检测,是通过加工一些标准形状,如:直线、平面、球形等,再测量加工出形状的误差来检测的。先加工一条直线,初步判断5轴空间几何关系测定的正确性,同时检测数控系统的补偿功能是否生效。这是一维形状的检测,是最基本的要求,在此基础上才能做下面的检测。再加工一组平面,检测5轴空间几何关系测定的准确性,同时检测数控系统的补偿功能是否设定正确。这是二维形状的检测,比一维形状的检测的要求高一等级,如果检测合格,说明5轴空间几何关系的测定基本准确,同时数控系统基本满足5轴加工的要求。最后,加工球形,进一步检测5轴空间几何关系测定的准确性,同时检测数控系统的补偿功能是否在三维空间做出了正确的运动补偿。这是三维形状的检测,也是最高等级的要求。如果满足了三维形状加工的要求,就可以说这台5轴铣床完全合格,可以胜任生产加工任务了。
        结语
        综上所述,在操作数控机床进行精加工过程中,往往会受到多种因素的影响,导致实际零件加工误差增大,不利于零件加工整体质量的提升。因此,需要加强对这些影响因素的分析,从中找出问题原因,并提出一些有效的应对措施,促使数控机床零件加工质量水平得到更好的提升。
        参考文献:
        [1]胡靖晟. 数控车床加工精度的影响因素及提高措施[J]. 通讯世界, 2017(4):243-244.
        [2]钟新元. 数控车床加工精度的影响因素及措施[J]. 科技资讯2017, 15(31):85-85.
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