機(jī)床基礎(chǔ)對(duì)機(jī)床精度的影響

張寧 李德偉

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛，人們對(duì)其性能也不斷提出新的要求。本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度問題進(jìn)行探討，重點(diǎn)就機(jī)床基礎(chǔ)對(duì)機(jī)床精度的影響進(jìn)行介紹和分析，然后提出幾點(diǎn)建議，希望對(duì)數(shù)控機(jī)床的高精度化發(fā)展起到一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 精度 探討

中圖分類號(hào)：TG502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0095-01

近年來，在國家大力拉動(dòng)內(nèi)需和多項(xiàng)鼓勵(lì)政策的驅(qū)動(dòng)下，機(jī)械裝備制造業(yè)在規(guī)模上實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)勁增長(zhǎng)，很多企業(yè)對(duì)高端裝備業(yè)有了熱情，在主機(jī)層面和零部件上有了明顯的進(jìn)步。但是，我國自主品牌制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力普遍不強(qiáng)，中低端產(chǎn)能過剩、競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，很多產(chǎn)業(yè)的高端環(huán)節(jié)都被外資品牌牢牢掌控；同時(shí)，在關(guān)鍵零部件和核心技術(shù)方面，長(zhǎng)期以來一直被外資品牌‘卡著脖子。這一塊的落后，使得我國在制造許多高端產(chǎn)品方面做不到完全自主。高效的汽車引擎、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、飛機(jī)機(jī)身、核電站構(gòu)件、高速列車頭等，都不同程度地依賴國外的機(jī)床。

1 機(jī)床精度的影響因素

影響機(jī)床質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響所造機(jī)器的質(zhì)量。衡量一臺(tái)機(jī)床的質(zhì)量是多方面的，但主要是要求工藝性好，系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作可靠，生產(chǎn)率高等。

1.1 機(jī)床振動(dòng)和變形

所有的電器產(chǎn)品在運(yùn)行過程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)，這種伴隨機(jī)械的運(yùn)行而出現(xiàn)的振動(dòng)往往會(huì)影響到內(nèi)部構(gòu)件的嚙合程度，它不但直接導(dǎo)致了加工刀具的使用壽命，而且還會(huì)大大影響機(jī)械加工的精準(zhǔn)度。隨著機(jī)械運(yùn)行周期的加長(zhǎng)，同時(shí)還伴有剛度變形和熱變形，眾所周知，機(jī)床運(yùn)行的環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜，出現(xiàn)機(jī)械碰撞是難免的事，剛度較低的機(jī)床，在整個(gè)運(yùn)行過程中所受到的碰撞危害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剛度較高的機(jī)床，這種機(jī)床的內(nèi)部構(gòu)件極易受到碰撞而發(fā)生脫落和錯(cuò)位，從而導(dǎo)致了機(jī)床非正常運(yùn)行。機(jī)械加工工程中的熱變形，通常都是指機(jī)械內(nèi)部熱源所引發(fā)的對(duì)機(jī)床加工精度的影響。通常情況下，熱源分為兩種，一種是由于外部環(huán)境，比如陽光和取暖設(shè)備所造成的，另一種是由于機(jī)器運(yùn)行過程中，機(jī)器內(nèi)部構(gòu)件在運(yùn)行中，由于摩擦而產(chǎn)生的熱量，這種不均勻的熱源會(huì)加劇加工部件不同位置受到不同溫度的干擾。加上各部件的熱膨脹系數(shù)存在差異，就會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。

1.2 精度和表面粗糙度

要保證被加工零件的精度和表面粗糙度，機(jī)床本身必須具備一定的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、傳動(dòng)精度和動(dòng)態(tài)精度。幾何精度是指機(jī)床在不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機(jī)床的幾何精度對(duì)加工精度有重要的影響，因此是評(píng)定機(jī)床精度的主要指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床在以工作速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要零部件的幾何位置精度，幾何位置的變化量越大，運(yùn)動(dòng)精度越低。傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)鏈各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性。以上三種精度指標(biāo)都是在空載條件下檢測(cè)的，為全面反映機(jī)床的性能，必須要求機(jī)床有一定的動(dòng)態(tài)精度和溫升作用下主要零部件的形狀、位置精度。影響動(dòng)態(tài)精度的主要因素有機(jī)床的剛度、抗振性和熱變形等。機(jī)床的剛度指機(jī)床在外力作用下抵抗變形的能力，機(jī)床的剛度越大，動(dòng)態(tài)精度越高。機(jī)床的剛度包括機(jī)床構(gòu)件本身的剛度和構(gòu)件之間的接觸剛度。機(jī)床構(gòu)件本身的剛度主要取決于構(gòu)件本身的材料性質(zhì)、截面形狀、大小等。構(gòu)件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸面的幾何尺寸和硬度有關(guān)，而且還與接觸面的表面粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸面介質(zhì)、預(yù)壓力等因素有關(guān)。機(jī)床上出現(xiàn)的振動(dòng)，可分為受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。自激振動(dòng)是在不受任何外力、激振力干擾的情況下，由切削過程內(nèi)部產(chǎn)生的持續(xù)振動(dòng)。在激振力的持續(xù)作用下，系統(tǒng)被迫引起的振動(dòng)為受迫振動(dòng)。機(jī)床的抗震性和機(jī)床的剛度、阻尼特性、質(zhì)量有關(guān)。由于機(jī)床的各個(gè)零部件熱膨脹系數(shù)不同，因而造成了機(jī)床各部分不同的變形和相對(duì)位移，這種現(xiàn)象叫機(jī)床的熱變形。由于熱變形而產(chǎn)生的誤差最大可占全部誤差的70%。對(duì)于機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要通過切削加工典型零件所達(dá)到的精度間接的對(duì)機(jī)床動(dòng)態(tài)精度作出綜合的評(píng)價(jià)。

2 提高數(shù)控機(jī)床精度的措施

2.1 修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

數(shù)控導(dǎo)軌大都是利用鑄鐵或者不銹鋼所制造，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之下，加工部件和導(dǎo)軌之間往往會(huì)出現(xiàn)不均衡的摩擦程度，這樣一來就會(huì)加大熱量的急劇累加，不但加大了部件之間的表面摩擦還會(huì)加劇多于熱量的產(chǎn)生。所以說，如果不及時(shí)修復(fù)導(dǎo)軌，勢(shì)必會(huì)對(duì)機(jī)械加工帶來一定的誤差。通常情況下，我們對(duì)導(dǎo)軌所出現(xiàn)的輕微損傷，技術(shù)人員可以結(jié)合實(shí)際，利用一些先進(jìn)的金屬修復(fù)材料對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)，這樣不會(huì)影響加工的進(jìn)程，而對(duì)于一些受損比較嚴(yán)重的導(dǎo)軌，則要利用人工刮研的方式進(jìn)行表面維護(hù)和修復(fù)。

2.2 調(diào)整主軸精度

機(jī)床在運(yùn)行過程中，刀具和加工工件都是通過主軸進(jìn)行固定，因此主軸精度的高低直接影響加工部件質(zhì)量的高低。機(jī)床在大周期的運(yùn)行環(huán)境下，回轉(zhuǎn)精度和主軸的穩(wěn)定性因?yàn)槭艿侥Σ梁蜋C(jī)械的振動(dòng)受到不同程度的影響，因此在實(shí)際工作中一定要定期對(duì)其進(jìn)行精度的修復(fù)和維護(hù)。如果出現(xiàn)精度相差比較大的情況，就需要對(duì)主軸進(jìn)行拆卸修復(fù)，拆卸之后要進(jìn)行詳細(xì)的檢查，然后根據(jù)檢查結(jié)果作出相應(yīng)的修理計(jì)劃和方案。不過在實(shí)際工作中，很多單位都是對(duì)主軸軸承進(jìn)行簡(jiǎn)單的更換，有的也只是重新設(shè)定一下軸承的間隙以及相應(yīng)的螺絲進(jìn)行緊固處理。

3 結(jié)語

筆者在實(shí)際生產(chǎn)的過程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)床自身的誤差也是一個(gè)不可忽視的影響因素。其主要來源于機(jī)床構(gòu)建的傳動(dòng)所產(chǎn)生的誤差，也有的是因?yàn)槌鰪S前機(jī)床本身就有工藝上的不足，所以伴隨長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，這種先天性的不足就會(huì)越來越明顯。為了進(jìn)一步降低整個(gè)機(jī)床所有零部件在生產(chǎn)和安裝的過程中所出現(xiàn)的一系列問題，無論是生產(chǎn)企業(yè)還是加工企業(yè)都在加大優(yōu)化改進(jìn)的力度，西方國家通過利用新材料的優(yōu)勢(shì)逐漸替換傳統(tǒng)材料來減小誤差。我國的研究人員通過對(duì)機(jī)床的導(dǎo)軌、工作臺(tái)、主軸系統(tǒng)、床身等相關(guān)部件的抗振性與靜動(dòng)剛度的進(jìn)一步分析，從結(jié)構(gòu)方面改善數(shù)控機(jī)床的誤差精度。通過使用高精度的設(shè)備檢測(cè)，對(duì)機(jī)床所有的部件進(jìn)行了精度測(cè)量，從而獲得影響精準(zhǔn)度的主要原因。系統(tǒng)通過自動(dòng)分析，得出當(dāng)前機(jī)床加工的精度數(shù)值，最后將整個(gè)數(shù)據(jù)逐一反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，收到相應(yīng)數(shù)據(jù)之后系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果系統(tǒng)就會(huì)做出必要的參數(shù)調(diào)整，以達(dá)到加工最佳效果。

參考文獻(xiàn)

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