浅析数控机床精度的影响因素

浅析数控机床精度的影响因素

作者：程世国赵学修

来源：《科技资讯》2011年第25期

摘要:生产中影响数控机床定位精度的因素有很多,本文主要对伺服进给系统、生产现场、热误差及导轨几何精度四个方面对精度的影响进行分析。

关键词:数控机床定位精度影响分析

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0111-01

数控机床的定位精度是机床的运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度,与机床的加工能力密切相关。虽然当前对数控机床精度的研究已经取得了不错成绩,但在实际应用中仍存在着一定的局限性。本文从伺服进给系统、生产现场、热误差及导轨几何精度四个方面对精度的影响进行分析。

1伺服进给系统误差的影响

1.1 反向间隙误差与丝杠螺距误差

现代的机床基本都是以伺服电机直接驱动滚珠丝杠进行位置控制,因此滚珠丝杠的传动误差就成为了影响机床定位精度的重要因素。而对于大多数数控进程采用的都是半闭环控制伺服进给系統,机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都属于系统以外。因此,对于同一方向的各定位点来说,由于不存在间隙误差的影响,他们之间的定位可以很好的反应出丝杠本身制造精度引起的螺距不等;在丝杠向其相反方向运动时,空隙会出现一段时间的空运转,此时丝杠与丝杠副之间轴承与轴承座之间的空隙称为反向间隙误差。在外力的作用下,传动、运动部件会发生一定的弹性变形,造成的误差是其与反向间隙的总和,由于部件受力及运动过程的不均匀,都会导致弹性间隙发生大范围的变化,严重影响设备的精度。

1.2 全闭环进给系统结构误差

理论上来讲,全闭环进给系统是不存在反向间隙误差和螺距误差的。但在实际中,这两种误差依然存在,只是形式发生了转化。在系统中传动部件的机械间隙,反应到实际的误差上就是使光栅等感应原件按照造成的反向失动,而由于滚珠丝杠制造误差以及机床加工工件不一致而导致的不均匀磨损而引起的丝杠螺距不均匀,在在光栅尺的精度中得到体现。致使机床位置检测回路用时过长而造成跟踪误差过大,从而影响的定位的精度。

2生产现场的影响分析

在车间,各种干扰对数控机床精度的影响也是一个不容忽视的问题,而这些干扰主要来自于电网电源的引入,主要包括如下几点。

(1)电磁波干扰。在工厂中,电火花、高频电源、震荡电路往往容易产生强烈的电磁波,而这种电磁波所辐射的能力通过空间传播被附近的数控机床所接收,容易造成数控系统或机床本身的故障。

(2)电压波动的干扰。数控机床都有其所对应的电压输入范围,当超压或欠压时都会引起系统电源板中电压监控的报警,从而停止工作电压。

(3)大电感的干扰。电感器在断电时要将存储器的磁能释放出来,在电网中形成高频峰值脉冲,特别是高频窄脉冲干扰严重,而且因为速度快并不会引起电压监控的反应,但却容易引起系统的数据出现错误。

3热误差对定位精度的影响

在理论上,热误差是影响数控机床定位精度的最重要的原因之一,通过资料显示,由于热变形而引起的误差可以到达整个系统误差的40%～70%。但在实际生产中,由于各种温度补偿措施的应用,热误差对定位精度的影响却是微乎其微的。在这里简单的介绍下其影响的原理,以便在遇到类似情况时,可以做出正确的选择。

在工作中,不同部件之间发生相对位移时,会在接触区发生摩擦以及各种电器元件会产生大量热量,从而引起机床结构的变形。主要表现在两个方面:一是构件受热膨胀导致线弹性尺寸的偏差;二是由于结构的不对称性而引起的机构扭曲变形。而且这种误差非常的大,比如1600mm 的坐标行程上,由于温度变化的影响可以引起0.184mm的误差。

4导轨精度对机床精度的影响

床身导轨是装在机床床身上的、是测量机床各项几何精度和反应加工精度的基准面。无论在任何时候,这个基准面都应保证刀具运动的直线性精度,使刀具获得均匀而平稳的直线送进,同时还要保证其他各有关运动及有关安装表面同溜板运动保持相对位置的准确性。

导轨的几何精度决定运动部件的运动精度,从而影响被加工零件的几何精度,因此,机床的许多性能都受到导轨精度的影响;同时,机床床身导轨还是承受刀架等工作部件的零件,在机床工作时,工作部件在导轨上来回移动。因此,导轨表面的制造质量及导轨副的摩擦性能,也将直接影响

部件的运动性能,如果不能满足要求,势必会使运动部件难以实现平稳无爬行的低速运动和精确定位。当精度发生变化时就会引起导轨误差,误差的项目包括:(1)导轨在水平面内和垂直面内的直线度误差;(2)前后导轨在垂直面内的平行度(扭曲度)误差。

本文主要从实际生产的角度对伺服进给系统、生产现场、热误差及导轨几何精度四个方面对精度的影响进行分析,以其为广大的操作者提供一定的参考。

参考文献

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