數(shù)控精雕機(jī)的加工精度如何保證

   在數(shù)控加工中，存在誤差是在所難免的，因?yàn)榇蟛糠值?a href="http://m.ooxlzx.cn/mojujingdiaoji/">數(shù)控精雕機(jī)在安裝時(shí)就不能完全符合其相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，在工作當(dāng)中90%的數(shù)控機(jī)床都處于一個(gè)失準(zhǔn)的工作環(huán)境和狀態(tài)下，這種情況就決定了機(jī)床工作狀態(tài)監(jiān)控的重要性，機(jī)床精度的測試對于機(jī)床精度的保障來說是一個(gè)必要的基礎(chǔ)，能夠?qū)α慵募庸ぞ雀玫谋Ｕ稀?/p>

在數(shù)控加工中，精度的表示主要是由誤差大小來表示的，具體精度分為兩種，包括靜態(tài)精度和動態(tài)精度。
靜態(tài)精度：又稱幾何精度，是綜合反映數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。
定位精度：是表明所測量的機(jī)床各運(yùn)動部位在數(shù)控裝置控制下，運(yùn)動所能達(dá)到的精度。根據(jù)實(shí)測的定位精度數(shù)值，可以判斷出機(jī)床自動加工過程中能達(dá)到的最好的工件加工精度。是指零件或刀具等實(shí)際位置與標(biāo)準(zhǔn)位置(理論位置、理想位置)之間的差距，差距越小，說明精度越高。是零件加工精度得以保證的前提。
重復(fù)定位精度：是指在數(shù)控機(jī)床上反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼所得到的位置精度的一致程度。是在在相同條件下（同一臺數(shù)控機(jī)床上，操作方法不同，應(yīng)用同一零件程序）加工一批零件所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。
切削精度：是對機(jī)床的幾何精度和定位精度在切削加工條件下的一項(xiàng)綜合檢查。
由上述可見，數(shù)控機(jī)床加工精度的高低分機(jī)械和電氣兩個(gè)方面，機(jī)械方面如主軸精度，如跳動、母線等；絲杠的精度；加工時(shí)夾具的精度，機(jī)床的剛性等等。電氣方面則主要是控制方式如半閉環(huán)，全閉環(huán)等，還有反饋和補(bǔ)償方式、加工時(shí)的插補(bǔ)精度等。所以機(jī)床精度高低并不取決于機(jī)床是不是全閉環(huán)。
主要介紹如下：
數(shù)控機(jī)床運(yùn)動鏈包括數(shù)控裝置→伺服編碼器→伺服驅(qū)動器→電機(jī)→絲杠→移動部件，根據(jù)位置檢測裝置安裝位置不同，分為全閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制、開環(huán)控制。
1、全閉環(huán)控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)
將位置檢測裝置（如光柵尺、直線感應(yīng)同步器等）安裝在機(jī)床運(yùn)動部件(如工作臺)上，并對移動部件位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋,通過數(shù)控系統(tǒng)處理后將機(jī)床狀態(tài)告知伺服電機(jī),伺服電機(jī)通過系統(tǒng)指令自動進(jìn)行運(yùn)動誤差的補(bǔ)償。但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)試比較麻煩。另外像光柵尺、直線感應(yīng)同步器這類測量裝置價(jià)格較高，安裝復(fù)雜，有可能引起振蕩，所以一般機(jī)床不使用全閉環(huán)控制。
2、半閉環(huán)控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)
將位置檢測裝置安裝在驅(qū)動電機(jī)的端部或是絲桿的端部，用來檢測絲杠或伺服馬達(dá)的回轉(zhuǎn)角，間接測出機(jī)床運(yùn)動部件的實(shí)際位置，經(jīng)反饋送回控制系統(tǒng)。由于機(jī)械制造水平的提高及速度檢測元件和絲桿螺距精度的提高，半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床已能達(dá)到相當(dāng)高的進(jìn)給精度。大多數(shù)的機(jī)床廠家廣泛采用了半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用情況：
1、全閉環(huán)控制系統(tǒng)
位置檢測裝置（如光柵尺、直線感應(yīng)同步器等）有不同精度等級（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm），所以全閉環(huán)控制也會有誤差，定位精度高低受精度等級影響。
位置檢測裝置熱性能（熱變形），測量裝置一般是非金屬材料，熱膨脹系數(shù)與機(jī)床各部件不一致，它是機(jī)床工作精確度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以必須要解決機(jī)床加工過程中的發(fā)熱問題，以克服由于溫度引起的熱變形。高端機(jī)床會采用各種方式，如絲杠中空冷卻、導(dǎo)軌潤滑、切削液恒溫冷卻等方式來降低機(jī)床加工過程中的熱變形。
生產(chǎn)環(huán)境影響：一般機(jī)械加工工廠環(huán)境比較惡劣，灰塵、振動是常見現(xiàn)象，機(jī)床在車間環(huán)境下的運(yùn)作也會受到影響，包括車間的溫度浮動，電動機(jī)的發(fā)熱以及接卸摩擦、介質(zhì)影響等，這些問題都會對機(jī)床的形態(tài)以及精度造成一定程度的影響，機(jī)床的溫度變化就會出現(xiàn)調(diào)整精度的喪失，對機(jī)床的精度以及加工工件的尺寸和精度有所影響。同時(shí)，溫度升高也使軸承間隙發(fā)生變化，進(jìn)而影響加工精度。
另一方面，溫度升高使溫度分布不均勻，造成各零件或零件各部分之間的相互位置關(guān)系發(fā)生變化，從而造成零件的位移或扭曲。
2、半閉環(huán)控制系統(tǒng)
由于將測量裝置安裝在電機(jī)或絲杠頂端，比較容易密封，所以對環(huán)境沒有要求。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度誤差主要取決于絲杠的正反向間隙。隨著機(jī)械加工工藝的提高，目前進(jìn)口絲杠的制造工藝水平較高，高精度的絲杠副配合基本消除了正反向間隙。另外在裝配環(huán)節(jié)，絲杠副采用雙列反向滾珠絲杠副，可以完全消除正反向間隙。另外，很多機(jī)床廠，在機(jī)床裝配時(shí)，將絲杠采用預(yù)拉伸方式，消除了機(jī)床熱變形對絲杠傳動精度的影響。所以目前半閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠保證機(jī)床達(dá)到很高的精度。

綜上所述可以看出：
中低端機(jī)床，由于考慮生產(chǎn)成本和競爭力，在全閉環(huán)控制的配套上都進(jìn)行了簡化，例如密封、溫升控制等沒有很好的保障。在這種條件下，花較大的成本，單純的配置光柵尺并不能提高機(jī)床的精度。
在理論上，如果不考慮外部因素，全閉環(huán)控制比半閉環(huán)控制可能會提高基礎(chǔ)的定位精度。但如果不能很好的解決機(jī)床發(fā)熱、環(huán)境污染、溫升、振動、安裝等因素，會出現(xiàn)全閉環(huán)不如半閉環(huán)的現(xiàn)象。短時(shí)間內(nèi)可能會有效果，但時(shí)間一長，灰塵、溫度變化對光柵尺的影響，將嚴(yán)重影響測量反饋數(shù)據(jù)，從而失去作用。同時(shí)光柵尺出現(xiàn)問題后，會產(chǎn)生報(bào)警，造成機(jī)床不能工作。
隨著工業(yè)化的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)都得到了充分的發(fā)展，機(jī)床技術(shù)也呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢，以后的的技術(shù)也會在高效率、高可靠性、高精度等方面不斷的完善。
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