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数控加工中误差的客观原因来源及解决方法探讨

  数控加工中误差的客观原因来源及解决方法探讨

  客观原因产生的误差主要分为数控操作系统误差、机械误差及工装误差 3 个部分。

  1)数控系统误差。数控系统按照伺服系统的控制方式可以分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。其中闭环控制系统能够实时检测刀具的实际位置,并将结果反馈给数控系统,进行反馈值与系统中指令值的比较,直到差值消除时才会停止移动,因而控制精度很高。但是,闭环位置检测反馈中各种不稳定因素较多,因此调试工作困难,若各种参数不匹配,会引起系统振荡,造成机床工作不稳定。闭环控制系统误差的主要是反馈系统在安装过程中产生的安装误差。

  减小上述误差的主要方法是提高反馈系统的安装精度,尽量选用精度较高的反馈系统。半闭环控制系统中存在不反馈环节,刀具的位置精度仍然会受到不反馈环节影响。传动链误差是指传动链中首末传动元件之间相对运动的误差,其是影响加工精度的主要因素,可以通过修改数控系统参数的方法进行补偿。开环控制系统不带有位置检测装置,也没有反馈电路。由于进给系统中没有反馈检测装置,其进给线路产生的误差就无法通过反馈信息进行补偿,从而导致了实际位置误差。例如,采用步进电机的主要误差有步距误差、动态误差和起停误差。针对以上各种误差,可以选择能够满足步距角要求的电机或细分电路驱动电机来改善。

  2)机械误差。数控机床机械部分包含减速齿轮、支承轴承、滚珠丝杠副及联轴节等。传动丝杠存在反向间隙,当工作台反向运动时,这种间隙会造成电动机空转而工作台不运动,从而产生误差。针对传动反向间隙,消除滚珠丝杠与螺母间隙的方法是施加预紧力;在开环系统中引入切入与切出方向延长量,防止欠切削或过切削而影响零件的加工质量;测出闭环和半闭环系统中的间隙值,可作为反向螺距误差补偿参数进行设定。对于由机械传动链受力变形和热变形而引起的误差,可通过提高机床零部件质量 (加工精度、刚度与热特性等)、降低内部热源发热量及严格控制加工环境和使用条件等来解决。

  3)工装夹具误差。工装夹具的定位误差会直接影响工件的尺寸精度和位置精度,因此要求工装夹具要有良好的定位精度、刚性及结构工艺性。合理选择夹具的支点、定位点和夹紧点,保证零件夹紧时的变形量在合理范围内,否则过大的变形量将影响零件的加工精度。若采用相应的措施仍不能控制零件的变形,应当考虑必要的工艺措施,例如对零件进行热处理,以消除应力,减小变形;对不能用热处理方法解决的变形问题,可以采用粗、精铣分开的方法,粗、精铣加工采用不同的夹紧力。

  3 、结束语

  综上所述,在数控机床上加工零件是整个工艺系统及加工环境综合作用的结果,误差来源非常复杂,零件的加工精度取决于系统的各种因素。因此,必须综合考虑各个环节,分析并找出影响零件精度的误差来源,以便采取相应措施。

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