普通机床加工误差

普通机床加工误差（共8篇）

普通机床加工误差 篇1

0引言

国内机床精度比较低, 不仅机床加工有问题而且其装配工艺也有问题, 我们能产出同样精度的零件, 但装不出同样精度的整机。国际上最好的机床是德国生产的, 其精度高, 经久耐用, 可以长期在高精度下作业。日本制造的机床精度也很高, 但是较容易出故障。影响机床加工精度的主要因素有机床误差、刀具的制造误差及磨损、夹具误差。

1机床误差

1.1 主轴回转误差

机床主轴误差可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动3种基本形式。产生主轴径向回转误差的主要原因有主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等。图1为滑动轴承主轴的径向圆跳动, 图1 (a) 中, δd表示径向跳动量, 在切削力F的作用下, 主轴颈以不同的部位和轴承内径的某一固定部位相接触, 此时主轴颈的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大, 而轴承内径的圆度误差对主轴径向回转精度的影响则不大;而在镗床上镗孔时, 见图1 (b) , 由于切削力F的作用方向随着主轴的回转而回转, 在切削力F的作用下, 主轴总是以其轴颈某一固定部位与轴承内表面的不同部位接触, 因此, 轴承内表面的圆度误差对主轴径向回转精度影响较大, 而主轴颈圆度误差的影响则不大。

产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。在车螺纹时, 主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差。

1.2 导轨误差

导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准, 也是机床运动的基准, 见图2。卧式车床导轨在水平面内的直线度误差Δ1将直接反映在被加工工件表面的法线方向 (加工误差的敏感方向) 上, 对加工精度的影响最大。卧式车床导轨在垂直面内的直线度误差Δ2可引起被加工工件的形状误差和尺寸误差, 但Δ2对加工精度的影响要比Δ1小得多。由图3可知, 若因Δ2而使刀尖由a下降至b, 不难推得工件半径R的变化量ΔR。当前后导轨存在平行度误差 (扭曲) 时, 刀架运动时会产生摆动, 刀尖的运动轨迹是 一条空间曲线, 使工件产生形状误差。由图4可见, 当前后导轨有了扭曲误差Δ3之后, 由几何关系可求得Δy≈ (H/B) Δ3。一般车床的H/B≈2/3, 可见车床前后导轨的平行度误差对加工精度的影响很大。除了导轨本身的制造误差外, 导轨的不均匀磨损和安装质量也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。

1.3 传动链误差

传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差, 一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。

1.4 数控机床独特性误差

数控机床与普通机床的最主要差别有两点:①数控机床具有“指挥系统”——数控系统;②数控机床具有执行运动的驱动系统——伺服系统。在数控机床上所产生的加工误差, 与在普通机床上产生的加工误差, 其来源有许多共同之处, 但也有其独特之处, 例如伺服进给系统的跟踪误差、检测系统中的采样延滞误差等, 这些都是普通机床加工时所没有的。因此在数控加工中, 除了要控制在普通机床上加工时常出现的那一类误差源以外, 还要有效地抑制数控加工时才可能出现的误差源。

1.4.1 机床重复定位精度的影响

数控机床的定位精度是指数控机床各坐标轴在数控系统的控制下运动的位置精度, 引起定位误差的因素包括数控系统的误差和机械传动的误差。而数控系统的误差则与插补误差、跟踪误差等有关。机床重复定位精度是指重复定位时坐标轴的实际位置和理想位置的符合程度。

1.4.2 检测装置的影响

检测反馈装置也称为反馈元件, 通常安装在机床工作台或丝杠上, 相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛。检测反馈装置将工作台位移量转换成电信号, 并且反馈给数控装置, 如果与指令值比较有误差, 则控制工作台向消除误差的方向移动。数控系统按有无检测装置可分为开环、闭环与半闭环系统。开环系统精度取决于步进电动机和丝杠精度, 闭环系统精度取决于检测装置精度。检测装置是高性能数控机床的重要组成部分。

1.4.3 刀具误差的影响

在加工中心, 由于采用的刀具具有自动交换功能, 因而在提高生产率的同时, 也带来了刀具交换误差。用同一把刀具加工一批工件时, 由于频繁重复换刀, 致使刀柄相对于主轴锥孔产生重复定位误差而降低加工精度。

1.4.4 抑制数控机床产生误差的途径

抑制数控机床产生误差的途径有硬件补偿和软件补偿。过去一般多采用硬件补偿的方法, 如加工中心采用螺距误差补偿功能。随着微电子、控制、监测技术的发展, 出现了新的软件补偿技术, 它的特征是应用数控系统通信的补偿控制单元和相应的软件以实现误差的补偿, 其原理是利用坐标的附加移动来修正误差。

2刀具的制造误差及磨损

刀具的制造误差、安装误差以及使用中的磨损, 都影响工件的加工精度。

3夹具误差

夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等。工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件相接触 (配合) 来确定的。由于定位基面、定位元件工作表面的制造误差, 会使各工件在夹具中的实际位置不相一致。加工后, 各工件的加工尺寸必然大小不一, 形成误差。

4提高加工精度的措施

(1) 减少原始误差。

查明产生加工误差的主要因素, 设法消除或减少这些因素。例如细长轴的车削, 现在采用了大走刀反向车削法, 基本消除了轴向切削力引起的弯曲变形。

(2) 补偿原始误差。

人为地制造出一种新的误差, 去抵消原来工艺系统中的原始误差。

(3) 转移原始误差。

误差转移法就是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等。

(4) 均分原始误差。

这种办法就是把原始误差按其大小均分为n组, 每组毛坯误差范围就缩小为原来的1/n, 然后按各组分别调整加工。

(5) 均化原始误差。

利用有密切联系的表面相互比较、相互检查从对比中找出差异, 然后进行相互修正或互为基准加工, 使工件被加工表面的误差不断缩小和均匀。

(6) 就地加工法。

采用就地加工的方法, 能很方便地解决看起来非常困难的精度问题。就地加工法在机械零件加工中常用来作为保证零件加工精度的有效措施。

5结语

机床加工过程中的误差因素很多, 提高机床加工精度有很强的实践性, 它和实际生产条件及生产工艺有很大关系。要想生产出精度很高的产品比较困难, 这需要工艺人员不断尝试, 通过积累每次工艺数据, 来验证自己的设计数据, 并在以后的设计中予以更正。

参考文献

[1]何兆凤.公差与配合[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]技工学校机械类通用教材编审委员会.车工工艺学[M].第4版.北京:机械工业出版社, 2006.

普通机床加工误差 篇2

关键词：数控机床定位精度分析

项目资助；国家重点基；础研究发展计划

加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过有效的误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误差，提高加工精度。

1.定位精度的影响因素分析

1.1导轨直线度的影响

数控机床由于长期的生产加工，会导致数控机床的各系统部件产生应力变形，会改变数控机床的导轨几何精度，由于导轨发生了水平度和平行度的变形，会改变数控机床工作作业的相应导轨与滑体之间的接触力与摩擦力，必然会导致数控机床的滑体和导轨之间的各配合面中出现不均匀的间隙，增加数控机床导轨直线误差，降低数控机床的定位精度。经过大量实际测量，发现数控机床的导轨的中段发生弧面弯曲是导致产生导轨直线度误差最主要的原因之一，一般可以使用“双频激光干涉仪”对导轨直线度进行精确检测。

1.2丝杠螺距误差的影响

数控机床所使用的丝杠也存在一定的误差的，因为在加工制造丝杠的过程中也会必然存在一定的加工误差，因此，丝杠的螺距其实并不是均匀的，当这种误差达到一定程度时，就会导致实际加工生产中产生不均衡的传动进给量，再加上数控机床在长时间工作中各系统部件的摩损，这些情况都会导致“机床系统检测控制回路”为了达到最佳位置而不断的搜寻，导致因为跟踪误差过大而降低机床定位精度。

1.3环境温度的影响

温度误差一直是机械加工时的最主要的误差之一，也最难消除。因为数控机床的机体暴露于环境中进行加工作业，由于环境温度的发生改变，导致机床导轨及工作台或传动系统等各系统部件产生热胀冷缩的变形，这时当数控机床进行精密加工时，就会发生控制系统指令坐标值和实际位移坐标值并不一致，因而产生误差，因此降低温度误差对于提高定位精度非常关键。

1.4反向间隙的影响

所谓反向间隙误差的定义是指由于丝杠和螺母之间在结合处必然会存在一定的间隙，所以机床工作中(特别是做换向动作时)，在一定的角度内会出现工作台动作滞后的现象，这种现象产生的原理是：在数控机床工作时，由于在受力一侧螺母与丝杠存在的间隙，导致在间隙消除之前，尽管丝杠转动，但是工作台并不移动，产生空动现象。如果由于工作中的误操作或者螺母在实际生产加工中受力发生弹性变形，倒置存在当的间隙距离过大，就会倒置数控机床在做加工动作时的反向间隙过大，因此导致在丝杠和螺母发生相对位移时，机床实际位移行程会相应的加大或缩小，如果反向间隙误差严重则必然会降低数控的定位精度。所以此，现在数控机床的工艺对于进给系统的反向间隙误差的限制都是非常严格的。

2、提高定位精度的方法

2.1选用高精度导轨防护罩

由于数控机床定位精度受导轨直线度的影响非常大，因此导轨的平行度、水平度、刚性以及承载力等就是数控机床的重要参数。可见保证和提高导轨精度对于提高机床的定位精度作用很大。为导轨添加“钢制伸缩式导轨防护罩”是保证和提高到导轨的直线度的常用办法，相应改变“钢制伸缩式导轨防护罩”节数，为了减少总节数而加长每个单节。一股情况下应该保持5：1和3：1之间的最小压缩比例和最大拉伸比例。

2.2减少温度对精度的影响

由于环境温度的变化，数控机床的机械部件也会产生相应的热胀冷缩的变形，因此直接影响数控机场的定位精度，对精密的数控机床加工设备和加工作业影响尤其明显，因为不同的数控机床对于温度和湿度等环境要求不同，所以要为数控机床建立相应稳定的工作环境，以减少环境因素对于精密机械产生的影响。

3.定位精度的补偿

若测得数控机床的定位误差超出误差允许范围，则必须对机床进行误差补偿。通常是以软件形式对螺距误差和反向间隙误差进仃补偿。

3.1螺距补偿

数控机床螺距补偿的基本原理是在机床坐标系中无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程分为若干段，测量出各自目标位置Pi的平均位置偏差x；把该值反向叠加到数控系统的插补指令上。插补计算完成后，目标实际运动位置为P＝P+置，使误差部分抵消，实现误差的补偿。数控系统可进行螺距误差的单向和双向补偿。

3.2反向间隙补偿

对传动系统的反向间隙进行合理的补偿可以有效的提高数控机床定位精度。补偿方法因为受到具体条件、硬件设施和环境的不同而不同，比如：应用反向间隙对计算机数控(computer numerical control，CNC)，可以在保持原数控机床机械系统结构的情况下对传动系统的反向间隙进行合理的补偿；或者通过更换传动系统的部件来进行调整和补偿。反向间隙补偿的原理是：无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置P的平均反向差值B，作为机床的补偿参数输入系统。CNC系统在控制坐标反向运动时，自动先让该坐标轴反向运动B，然后按指令进行运动。在该过程中，CNC系统实际指令运动值为Pij＝Pi+B。反向间隙补偿在坐标轴处于任何方式时均有效。事实上，误差补偿对于半闭环控制系统和开环控制系统具有显著的效果。而针对全闭环系统，由于其本身的高控制精度，应用误差补偿的效果并不明显，但是对于定位精度的提高仍然有所帮助。

4、结论

普通机床加工误差 篇3

目前, 国内众多行业正在使用的大型加工机床一般分为普通型和精密数控型两类。机床在长期运行中容易出现加工误差, 导致工件精度降低。误差出现的原因是多方面的, 通过研究能够明确, 普通型机床容易出现的加工误差主要来自于机床自身硬件工艺误差, 而精密数控型误差的主要起因除自身硬件制造精度较低外, 多与数控机床的独特性结构有关。

1 普通型机床加工误差

普通型机床加工误差主要包括机床主轴误差、机床导轨误差和元件间传动链误差三种。

1.1 机床主轴误差

主轴误差又被称为主轴回转误差。在机床主轴回转误差中, 根据主轴不同部位和轴承不同部位之间因运动而相互接触摩擦形式的不同, 可将机床主轴回转误差分为轴径向圆周跳动、轴向外凸窜动和在安装轴承内摆动三种形式。

图1所示的图形即为机床主轴回转误差的基本形式, 图中的δd即回转相对误差。

产生主轴回转误差的原因有两点:其一是机床主轴自身的几何轴线并不一定就是在机床部件运行时围绕主轴旋转工作的轴线, 这样的工艺缺陷势必造成加工零件达不到规定的出品精度;其二是主轴因长期的高压运行引发大面积磨损, 轴径变细, 开始与轴承之间出现较大的间隙, 主轴在间隙内工作时出现明显跳动。

1.2 机床导轨误差

机床上的导轨是固定各机床部件相对位置的重要部位。所谓导轨误差, 是指导轨上的机身运行方向与理论设计方向之间的偏离差。常见的导轨误差一方面是由于自身制造工艺落后, 并出现安装质量不佳导致的误差;另一方面是由于导轨长期在不规则的受力作用下出现了不均匀磨损, 例如, 普通卧式机床导轨一般具有的误差分为出现在水平表面的直线度误差和出现在垂直表面的直线度误差, 两者均能直接作用影响加工零件的形状及尺寸规格。

图2所示为代表性卧式机床导轨的直线度误差, 其中Δ1和Δ2分别表示在水平方向xy面和垂直方向zx面形成的直线度误差。Δ1作用于加工精度的影响效果较大, 能够直观地呈现在工件表面的法线方向;Δ2的出现往往易引发工件的形状和规格尺寸误差。当然, Δ1和Δ2比较之下, Δ2对加工精度的影响较小。

1.3 元件间传动链误差

元件间传动链误差是由传动链在驱动行驶下存在于传动链头尾两端元件之间的相对位移误差, 一般使用传动链尾端的元件转角误差值作为衡量参数。传动链误差的出现, 主要原因可能是传动链首末端的各部件制造工艺及安装偏差, 同时各部件在工作中的使用损耗也会引发传动链误差。

2 精密数控型机床加工误差

2.1 机床定位精度误差

数控机床的控制系统可以对机床中的各部件所在的坐标点进行相应的位置标记, 通过对运动中这些点的控制, 实时定位机床加工的进度和精度。定位精度误差所指的正是数控机床在定位时不能准确判断和标定各部件实际所在的坐标点, 而存在的与理论设计值之间的偏差。诱因可能是数控系统自身程序设计缺陷、机械传动装置磨损偏差、系统中出现的计算插补误差、目标跟踪误差等。

2.2 机床元器件反馈误差

精密数控机床拥有由连续反馈元器件构成的检测反馈装置。这些装置一般会被安装于机床操作台或应力杠上, 工作时只需要将操作台的直线方向或成角方向的位移变量转换为可传输的电流信号, 数控中心就能分析出当前的位移量与理论指令之间的误差。一旦存在误差被检测出, 则操作台会在数控系统的控制下向着误差减少的方向移动, 直至误差消除。机床元器件反馈误差诱因一般包括装置制造工艺误差、零部件变形等方面。

3 提高机床加工精度的具体改进策略

3.1 提高普通型机床加工精度的策略

3.1.1 消除机床主轴误差

(1) 保持对机床设备的爱护, 确保操作时不会对主轴施加外力作用, 如敲击等。

(2) 强化与机床主轴箱配套的箱体支撑孔、主轴轴杆和轴承, 以及其他相配合部位所有外在表面的加工精度。

(3) 主轴轴承的质量控制要过关, 要求高精度。在安装主轴时要确保主轴平衡, 且与轴承实现无缝贴合。对于部分高精度的滚动轴承, 应提前预加载荷来确保降低磨损。

(4) 尽量选用能够实现运动功能与定位功能相分离的主轴结构, 消除加工工件时机床主轴回转误差对工件回转精度的不良影响。

(5) 提高主轴回转精度。可利用液体或气体等介质灌注的静压轴承, 这样能够对主轴轴颈的形状误差调节起到均化作用。

3.1.2 消除机床导轨误差

(1) 机床的固定要平衡平稳, 一般应采用正确的安装方式固定于实地基础上, 对整体的位置、距离等进行准确精密的调整。

(2) 日常需重视导轨的保养和维护, 经常清理卫生, 杜绝铁质粉末等覆盖, 防止重物对导轨的碰撞。

(3) 使用润滑油等润滑机床导轨, 使导轨光滑顺畅, 确保机床在移动时不易磨损导轨表面, 同时还应涂抹防锈材料防止生锈。

(4) 合理掌握实际工作环境, 在合适条件下, 搭配应用不同导轨形状和组合形式, 放长操作台与机床自身导轨之间的衔接距离。

(5) 积极利用液态油或空气的压力均化作用, 选择静压导轨, 提高工作台的直线方向驱动精度, 并保持长期的精度稳态。

3.1.3 消除元件间传动链误差

(1) 考虑提升传动链的传动精度, 减少链两端的传动元件个数, 控制传动链长度。

(2) 可以考虑将已有传动链更换为降速传动链。

(3) 可以采用误差补偿法。

(4) 提高传动链末端的传动元件制造工艺和安装质量。

3.2 提高精密数控型机床加工精度的策略

3.2.1 消除机床定位精度误差

机床定位精度的调节离不开伺服系统特性、进给系统间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下, 应确保系统响应时间正常, 数据交换灵敏可靠。

3.2.2 消除机床元器件反馈误差

(1) 机械式补偿:传统的做法是采用机械式补偿, 通过机械装置的外挂和内嵌搭接, 使得系统的控制能力提升。但这无疑也增加了更多的连接点, 需要投入大量资金来进行硬件改造, 不利于反馈因素的控制。

(2) 软件补偿:软件补偿技术主要是应用数控系统的补偿控制单元, 结合相配套的软件, 以实现误差的补偿。其原理是通过对点的坐标数值进行修改来补偿误差等。

4 结语

机床加工中影响零件加工精度的实际因素还有很多。机床加工误差在工业活动中是无法完全消除的, 只有积极分析误差产生的原因, 加以思考, 找出合理的解决方法, 才能采取相应的预防措施, 减少加工误差, 提高机床加工精度。

参考文献

普通机床加工误差 篇4

一、控制系统误差—开环控制系统

控制系统误差是经济型数控机床误差出现的主要原因, 也是一类较为特殊的误差现象, 系统在具体运行中没有配备相关的检测装置, 反馈电路不合理, 也是驱动元件在运行中出现不精准问题的因素。反馈装置没有包含在进给系统之中, 前向通道不能够反馈有效信息, 输出位置误差在一定程度上必然会出现。经过系统的反复运行, 分析得出控制系统误差一是动态误差, 震荡现象的存在会影响步进电动机的正常运转, 在频率较低的位置单步运行状况突出, 动态误差就会出现;二是启停误差, 也就是控制系统在运行和停止过程中出现的误差, 步进电机在运转和暂停中由于过度问题, 电动机的转机和控制脉相对, 冲击中就会出现暂时停止现象, 造成误差问题。

想要解决这一问题, 可以从多方面入手。首先, 要把好元件质量关, 在满足步进电机需求的基础上, 选用步进角度最小的机器;其次, 驱动电路要保持良好, 结合步进电动机的控制环节, 选取最优质的驱动电路完成作业;最后, 要从控制原理着手, 对精确度要求高的大型设备更要注意, 对步进电机的步数进行补偿。

二、控制系统误差—闭环控制系统和半闭环控制数控系统

在位置检测的时候, 闭环系统已经将进给传动链包括的所有误差统计在内, 对其的精确度自然要求甚高。然而, 由于一些不稳定因素的存在, 调试工作难免存在不足。闭环控制系统的误差来源于检测装置在安装和制作中存在的误差或者由于机床零件与机构之间无法紧密契合存在的差值, 导致测量无法安全可靠。想要减小闭环控制系统存在的误差, 就要尽可能的使用高精度检测装置, 提高构件与系统之间的契合度。在安装检测的过程中还要提升安装水平, 使两者更好的结合。

半闭环控制数控系统主要服务于电动机, 由于两者在安装时一同进行, 也可以在滚珠丝杠轴的一端安装检测装置, 对对角位移实施计算, 提高测量的稳定性, 并通过反馈进行控制。这样一来, 其误差的产生就无可避免, 滚珠丝杠带有的螺母副与导轨副之间必然存在误差。

三、程序编制误差

程序编制误差也可以被成为逼近误差, 它主要是指将零件最初的轮廓形状借助于列表曲线进行表示的过程中, 其近似曲线与列表曲线互相接近的时候, 方程表现出的形状与零件原来的样式之间的差异, 就是程序误差。在使用数控机床来对零件进行加工时, 由于数控装置之间具有互不相同的插补功能, 所以与零件轮廓互相逼近的时候, 都是选择直线的方式进行, 有的时候则是用圆弧。直线或圆弧在马上临近零件轮廓曲线的时候, 逼近曲线和现实中轮廓原来的曲线之间会产生一个最大差值, 这就是通常所说的插补误差。

四、进给误差

数控机床和传动链两者之间产生的误差通常被叫做进给误差, 引起这种差值的原因较多。第一, 由于时间的累积, 滚珠丝杠的精确度下降, 出现累积的螺距误差;第二, 较长时间的使用运转, 使得滚珠丝杠与螺母支架之间一直处在受力或者受热的状态, 引起变形问题, 导致误差的存在;第三, 工作台出现在导轨方面的误差。

想要尽可能的减小这种误差, 缩小差距, 可以从两方面着手。其一, 对于开环系统和半闭环系统而言, 可以利用数控系统对累计产生的螺距误差进行控制, 做好修改和补偿工作。所以, 一定要采用有效对策使用数控系统对轴运动实施管理, 将差值自动考虑在内, 并且采取科学的方式进行补偿处理;其二, 针对机械传动链受到外力影响而导致的受热问题, 引发的误差, 在避免过程中要增大传动链的刚性特征, 也可以减小他们之间的摩擦力, 进而避免误差存在。

结语

总而言之, 由于我国科学技术的迅猛发展, 国家制造业迅猛前进, 数控机床加工形势也出现了多样化趋势。经济型数控机床是现阶段较新的技术手段, 它在使用中对技术要求严格, 复杂度高。想要提升我国的数控加工水平, 就一定要找准误差来源, 分析误差存在的原因, 然后结合机械运作的实际情况, 通过日常改造、减小进给误差以及编程误差等方式完善对策, 从而促进经济型数控机床加工的迅猛发展, 发挥其技术优势。

摘要：数控机床在建造业、生产技术方面的运用相当广泛, 它能够提高生产的精确性, 简便工作环节, 节约工作时间。经济型数控机床是在普通机床数控发展的基础上出现的新的机床加工形势, 与传统的机床相比, 它的精准性更高, 受困扰因素少, 且技术更为先进和突出。但是由于经济型机床使用的时间尚短, 再加上一些无法克服的问题, 使得它也存在一定的误差。为了最大限度的减小误差, 提升系统运行的精确性, 本文就结合我国经济型数控机床加工的实际情况, 简单谈谈它的误差来源, 并分析它的特点, 结合现状找到有效对策避免误差, 发挥出经济型数控机床的优势作用。

关键词：经济型数控机床,加工误差,精度,走行对刀,工件定位

参考文献

[1]刘博, 徐庆华.经济型数控机床加工中误差来源分析及其对策[J].中国科技信息, 2006 (04) :112-113+117.

[2]赵显日.经济型数控机床加工中误差来源分析及其对策[J].煤炭技术, 2013 (08) :56-58.

[3]王显春.TKP6111/3经济型数控铣镗床运动误差分析及补偿机理的研究[D].吉林大学, 2009.

[4]张毅.数控机床误差测量、建模及网络群控实时补偿系统研究[D].上海交通大学, 2013.

普通机床加工误差 篇5

本文运用的灰自助最大熵法是将自助法、灰色系统理论和信息熵理论三者相融合的方法。自助法是对当前少的信息量通过自助再抽样从而模拟出大量信息量[1,2]的方法。灰色系统理论主要研究乏信息不确定性系统和现象[3]。信息熵是不确定性的度量[4], 利用信息熵中的最大熵原理, 可以预报出工艺中输出信息的概率分布。利用灰自助最大熵法对制造过程输出的信息进行分析并对机床加工误差作出相应调整, 可保证整个工艺的稳定性。

1 机械制造工艺中误差的真值估计

1.1 误差的灰自助预测模型

设一个制造工艺输出的误差序列向量为

从X中按一定规律, 等概率可放回地抽样, 抽取n次, 得到第一个自助样本, 它有n个数据。连续重复抽取B次, 得到B个自助再抽样样本, 用向量表示为

其中, ψb为自助样本的第b个样本, 且有

根据灰色系统理论, 设ψb的一次累加生成序列向量 (the first-order accumulated generating operator, 1-AGO) 为

则灰色预测模型定义为

式中, c1、c2为待定系数。

设均值生成序列向量为

利用初始条件γb (1) =ψb (1) , 得到灰微分方程的最小二乘解为

其中, 参数c1、c2为

根据累减生成IAGO, 则制造工艺过程输出的误差序列X的预测值为

由灰预测模型可以得到预测向量序列Δ为

根据式 (14) , 机械制造过程中输出误差的概率分布可以由最大熵原理得出。

1.2 误差的概率分布

根据信息熵原理, 机械制造工艺系统输出的误差概率分布应满足最大熵原理。最大熵法能够对未知的误差概率分布作出主观偏见为最小的最佳估计。

为叙述方便, 用连续信息源变量x表示式 (14) 中的离散预测值δb。对于系统输出的连续信息源, 定义最大熵H (x) 为

式中, f (x) 为对于连续信号源x的概率密度函数;Ω为x的积分区间。

令

约束条件为

式中, m为阶数;mj为第j阶原点矩;x (j) 为求解第j阶原点矩时f (x) 的系数。

则可以得到制造工艺中误差的各阶原点矩:

采用拉格朗日乘子法求解, 设为拉格朗日函数, 拉格朗日乘子为λ0, λ1, …, λm, 得到

整理得

式 (21) 为最大熵概率密度函数的解析式。其余m个拉格朗日乘子需满足:

1.3 误差的参数估计

制造工艺中误差的估计真值为

假设显著性水平α∈[0, 1], 则置信水平

置信区间的下边界值, 且有

置信区间的上边界值, 且有

因此, 误差的估计区间为

2 机械制造工艺中机床加工误差的调整

机械制造工艺调整时必须正确规定机床加工误差的调整范围, 才能保证整批零件的加工质量都在要求的范围之内。

在实际加工过程中, 已知零件某属性的真值WT和允许调整误差ω, 按照工艺要求顺序加工之后, 该属性的测量值为W0。如果该零件属性的理想分布已知, 可以用蒙特卡罗方法模拟出满足该分布特征的数据, 然后运用灰自助最大熵法得到该零件属性的估计真值W01, 从而得到第一次调整误差为

当ω1≤ω时, 表明机床的加工误差满足零件属性的允许调整误差, 可以按工艺要求正常加工;当ω1>ω时, 表明机床的加工误差不满足零件属性的允许调整误差。此时, 应该对机床的加工误差进行调整, 减小第一次调整误差ω1, 从而使得机床的加工误差满足零件属性的允许调整误差。

此时, 利用下式

的值, 再次利用蒙特卡罗方法模拟出满足该分布特征的数据, 然后运用灰自助最大熵法得到该零件属性的估计真值W02。其中, W'为第一次进行机床加工误差调整时零件属性因素的值 (如下述仿真试验和实际案例中第一次进行机床加工误差调整时圆锥滚子轴承内圈内径X'、内圈锥度θ') 。

此时, 得到第二次调整误差为

当ω2<ω时, 表明机床的加工误差满足零件属性的允许调整误差。此时, 机床加工误差的调整结束。

由于机械制造工艺中, 随着加工时间的推移, 会有各种扰动出现, 机床加工误差的调整不可能一次完成, 有时需要两次甚至更多次调整之后才能满足产品的加工误差要求, 因此, 应该根据需要进行工艺过程的机床加工误差的调整, 使产品的加工误差都满足要求。

3 仿真试验与实际案例

3.1 仿真试验

仿真试验中, 待加工的30204圆锥滚子轴承的内圈内径XT=20 mm, 要求允许调整误差ω=0.005 mm。

现人为地将30204圆锥滚子轴承内圈内径XT=20 mm减小为19.99 mm, 造成初始误差, 将19.99 mm视为测量值X0。然后用计算机仿真一个标准差为0.01 mm、数学期望为19.99 mm的正态分布系统, 以验证运用灰自助最大熵法调整机床加工误差的正确性。

由于30204圆锥滚子轴承内圈内径尺寸数据服从正态分布, 因此, 用蒙特卡罗方法模拟出满足正态分布及其特征值要求的7个数据 (单位:mm) , 具体如下:19.983 93、20.009 53、19.9784、19.980 51、19.982 87、19.988 48、19.994 33。

设置信水平P=99%。用灰自助GBM (1, 1) 模型预报时, 取B=10 000, 预报结果如图1所示。根据最大熵原理, 圆锥滚子轴承内圈内径误差的概率分布f (x) 如图2所示, 并得到估计真值

此时根据式 (29) , 得到第一次调整误差ω1=0.0118 mm。

因为ω1>ω, 故机床的加工误差不满足轴承内圈内径的允许调整误差。应该对机床的加工误差进行调整, 减小第一次调整误差ω1, 使机床的加工误差满足轴承内圈内径的允许调整误差。

根据式 (30) , 得到第一次进行机床加工误差调整时30204圆锥滚子轴承内圈内径尺寸值X'=19.9932 mm, 再次用蒙特卡罗方法模拟出满足标准差为0.01 mm、数学期望为19.9932 mm的正态分布系统的7个数据 (单位:mm) :20.004 24、19.989 85、20.008 71、19.990 82、19.983 18、20.018 78、20.024 65。

设置信水平P=99%, 用灰自助GBM (1, 1) 模型预报时, 取B=10 000, 预报结果如图3所示。根据最大熵原理, 圆锥滚子轴承内圈内径误差的概率分布f (x) 如图4所示, 得到估计真值X02=20.0009 mm。

此时根据式 (31) , 得到第二次调整误差ω2=-0.0009 mm。

因为ω2<ω, 故机床的加工误差满足轴承内圈内径的允许调整误差。机床加工误差的调整结束。

根据圆锥滚子轴承内圈内径误差的概率分布f (x) , 得到估计真值X02=20.0009 mm, 估计区间为[19.9707 mm, 20.0347 mm]。仿真数据都在其区间内, 所以预报的准确率为100%。

用第一次进行机床加工误差调整时轴承内圈内径尺寸值X'继续仿真1000个数据, 这1000个数据满足±3σ原则。

3.2 实际案例

欲研究圆锥滚子轴承内圈锥度问题, 用计算机仿真一个真值θT=0、分布区间为 (-4×10-4rad, 4×10-4rad) 的均匀分布系统, 允许调整误差ω=4×10-4rad。在实际加工之后, 得到锥度θ0=-5×10-4rad, 则机床的加工误差不满足圆锥滚子轴承内圈锥度的允许调整误差, 此时需要调整砂轮或工件。用计算机仿真一个数学期望为-5×10-4rad、分布区间为 (-4×10-4rad, 4×10-4rad) 的均匀分布系统。

由于圆锥滚子轴承内圈锥度数据服从均匀分布, 因此, 用蒙特卡罗方法模拟出满足均匀分布及其特征值要求的6个数据 (单位:10-4rad) 如下:-3.968 05、-8.020 33、-3.125 69-8.522 98、-6.6998、-1.607 38。

设置信水平P=99%。用灰自助GBM (1, 1) 模型预报时, 取B=10 000, 预报结果如图5所示。根据最大熵原理, 圆锥滚子轴承内圈锥度误差的概率分布f (x) 如图6所示, 得到估计真值θ01=-5.857 66×10-4rad。

此时根据式 (29) , 得到第一次调整误差ω1=5.857 66×10-4rad。

因为ω1>ω, 故机床的加工误差不满足轴承内圈锥度的允许调整误差。应该对机床的加工误差进行调整, 减小第一次调整误差ω1, 使机床的加工误差满足轴承内圈锥度的允许调整误差。

根据式 (30) , 得到第一次进行机床加工误差调整时轴承内圈锥度值θ'=-1.857 66×10-4rad, 再次用蒙特卡罗方法模拟出满足数学期望为-1.857 66×10-4rad、分布区间为 (-4×10-4rad, 4×10-4rad) 的均匀分布系统的6个数据 (单位:10-4rad) 如下:-2.2949、-0.831 73、-5.038 13、-5.468 25、0.470 05、0.211 31。

设置信水平P=99%, 用灰自助GBM (1, 1) 模型预报时, 取B=20 000, 预报结果如图7所示。根据最大熵原理, 圆锥滚子轴承内圈锥度误差的概率分布f (x) 如图8所示, 估计真值θ02=-2.361 78×10-4rad。

此时根据式 (31) , 得到第二次调整误差ω2=2.361 78×10-4rad。

因为ω2<ω, 故机床的加工误差满足轴承内圈锥度的允许调整误差。机床加工误差的调整结束。

根据圆锥滚子轴承内圈锥度误差的概率分布f (x) , 得到估计真值θ02=-2.361 78×10-4rad, 估计区间为[-8.285 98×10-4rad, 3.1527×10-4rad]。仿真数据都在其区间内, 所以预报的准确率为100%。

以上案例是在系统属性的信息量极少的情况下, 将灰自助法和信息熵法相融合, 得到系统的概率分布、估计真值及估计区间, 预报的准确率都达到了100%, 从而实现了对系统的调整和控制。

4 结论

灰自助最大熵法对机械制造工艺中误差的属性没有严格要求, 在少量信息或没有任何先验信息的情况下, 就能得到系统属性的概率分布。

将灰自助最大熵方法运用到实际机械制造系统中, 可以实现对整个系统的在线监控, 以便对系统进行及时调整, 实现系统的稳定性分析。

参考文献

[1]Rao C R, Pathak P K, Koltchinskii V I.Bootstrap by Sequential Resampling[J].Journal of Statistical Planning and Inference, 1987, 64 (2) :257-281.

[2]Efron B.Bootstrap Methods[J].The Annals of Statistics, 1979, 7:1-36.

[3]Zhao L L, Wang Z Y.Improved Grey Evaluation of Measurement Uncertainty[J].The Journal of Grey System, 2002, 14 (3) :273-278.

普通机床加工误差 篇6

关键词：机械制造及自动化,定位精度,几何精度,误差补偿

1 引言

随着世界机械水平的不断提高,面对数控技术的快速发展和应用,作为一切机械设备的加工母机——机床,提高数控机床的加工精度非常重要。提高数控机床加工精度的方法大致归结为两种:一是机床装配技术水平的提高,通过提高装配工艺方案达到机床更好的装配精度要求;二是应用数控技术,对机床进行误差补偿,减小数控机床的各轴相关的定位误差、垂直度误差、平行度误差等。对于上面提出的两种方法,本课题主要针对数控误差补偿方法提高数控机床加工精度进行研究。

综合分析各部件运动关系:轴自身定位关系、轴与轴之间几何关系、轴与工作台几何关系、主轴与Z轴平行关系。应用数控技术,对以上相关的机床几何精度项进行误差补偿,最后达到提高数控机床加工精度的目的。本课题提出分五步对数控机床进行误差补偿:一是对数控机床的各直线轴进行定位精度误差补偿;二是对数控机床各直线轴之间进行垂直误差补偿;三是对数控机床各直线轴移动与工作台位置关系进行误差补偿;四是对数控机床Z轴移动与主轴平行度进行误差补偿;五是对数控机床的各直线轴进行定位精度修正误差补偿。

2 机床误差补偿原理框图

图1为机床X轴补偿原理框图。Cmd-X代表X轴插补指令;Cmd-Xm代表X电机指令位置;dx-Z代表X轴移动时,在X-Z平面内Z轴微动抵消其相关精度误差;dx-Y代表X轴移动时,在Y-Z平面内Y轴微动抵消其相关精度误差;dx-X代表X轴自身定位精度误差补偿。

3 对数控机床各直线轴的定位精度误差补偿

3.1 测量方法

检验前,将被检测直线轴预热半小时,依据检验方法,对于直线坐标,在坐标全行程上平均行程选取n个测点作为目标位置Pi,快速移动运动部件,使用激光干涉仪分别对各目标位置从正、负两个方向进行5次定位,测出正、负向每次定位时,运动部件实际到达的位置Pij与目标位置Pi之差(Pij-Pi)即位置偏差Xij,利用系统补偿数据对位置偏差Xij进行误差补偿。

3.2 计算偏差

3.3 定位精度补偿结果(表1)

依据前述测量方法,利用激光干涉仪对机床各直线轴进行测量,间距设为100,在行程600内分别取7个测量点,对这7个点进行机床各直线轴做定位精度和重复定位精度修正补偿。

4 数控机床各直线轴之间进行垂直误差补偿(以X轴为例)

4.1 补偿原理

该原理主要应用研究为在单一基准轴移动时,其它基准轴进行微动抵消机床X轴与Y轴垂直、X轴与Z轴垂直误差。

如图2所示,在机床理想状态下,在X-Y平面内,Y轴与X轴完全垂直,但是实际情况Y轴与X轴是不完全垂直的,X轴在移动时,就会在Y轴有个位移分量;同样在Y-Z平面内,X轴与Z轴也是不完全垂直的,X轴移动时,在Z轴上也有个位移分量。那么在X轴移动的时候,我们不仅需要保证X轴自身直线度精度好的前提下,也要保证X轴与Y轴垂直度好,X轴与Z轴直线度也要好。为了达到以上要求,我们可以通过系统对X轴做垂直误差补偿,在X轴移动的时候,利用激光干涉仪测量出X轴在行程内每个位置的Y轴Z轴的误差值,建立一个或多个由若干个补偿点构成的垂直误差补偿表,补偿表记录每一个实际位置对应的补偿值,这些补偿值修正X轴与Y轴垂直误差、X轴与Z轴垂直误差。

4.2 测量和补偿方法(以X轴与Z轴垂直补偿为例)

(1)检测前工具准备:表杆,表座,千分表或扭簧表,调平器,平尺,角尺,或者可以将平尺和角尺换成一个方规测量。

(2)如图3所示,将调平器平行于X轴轴线放置在工作台上,平尺平行于X轴轴线放置在调平器上。托板沿X轴线移动,利用调平器调整平尺,使指示器读数在平尺两端相等。

(3)如图4所示,将角尺直立在平尺上,移动Z轴,用千分表检测X轴与Z轴的垂直度,且以20mm为一个测量点,在全行程的每个测量点记录垂直度误差。

(4)将测得的垂直度偏差数据输入到被补偿轴为X轴、补偿轴为Z轴且间距为20mm的系统补偿表中。

(5)对以上步骤反复检测、反复测量、反复补偿直至达到符合精度为止。

4.3 垂直误差补偿结果(表2)

5 对数控机床各直线轴移动与工作台位置关系进行误差补偿(以Y轴与工作台平行度例)

5.1 补偿原理

仍应用前述补偿原理,在Y轴移动时,Z轴进行微动,抵消Y轴与工作台平行度误差。

5.2 测量和补偿方法

(1)检测前工具准备:表杆,表座,千分表或扭簧表,平尺,等高块1对。

(2)如图6所示,将1对等高块放在工作台上,平尺平行Y轴放在等高块上,移动Y轴,用千分表检测Y轴与工作台平行度,且以20mm为一个测量点,在全行程的每个测量点记录平行度误差。

(3)将测得的平行度误差数据输入到被补偿轴为Y轴、补偿轴为Z轴且间距为20mm的系统补偿表中。

(4)对以上步骤反复检测、反复测量、反复补偿直至达到符合精度为止。

5.3 数控机床各直线轴与工作台位置关系误差补偿结果

6 对数控机床Z轴移动与主轴位置关系进行误差补偿

应用的补偿原理,在Z轴移动时,X轴和Y轴同时进行微动,抵消Z轴移动与主轴平行度误差:(a)在平行于Y轴轴线的Y-Z垂直平面内的平行度误差;(b)在平行于X轴轴线的Z-X垂直平面内的平行度误差。

测量和补偿方法如下:

第1步:检测前工具准备:检棒,表座,千分表或扭簧表。

第2步:如图7所示,移动Z轴,检验在平行于Y轴轴线的Y-Z垂直平面内的平行度误差,且以20mm为一个测量点,在全行程的每个测量点记录平行度误差。

第3步:如图8所示,移动Z轴,检验在平行于X轴轴线的Z-X垂直平面内的平行度误差,且以20mm为一个测量点,在全行程的每个测量点记录平行度误差。

第4步:将第2步中测得的平行度误差数据输入为被补偿轴为Z轴、补偿轴为Y轴且间距为20mm的系统补偿表中。

(5)将第3步中测得的平行度误差数据输入为被补偿轴为Z轴、补偿轴为X轴且间距为20mm的系统补偿表中。

第6步:如以上步骤,反复检测,反复测量,反复补偿直至达到符合精度为止。

7 对数控机床的各直线轴进行定位精度修正误差补偿

当机床做完各直线轴之间进行垂直误差补偿时,往往各直线轴定位精度会有细微变化,那么就需要对机床各直线轴重新进行定位精度检测,并且加以修正误差补偿,检测和补偿方法同前述各直线轴的定位精度误差补偿方法一样。

8 机床工作精度检验

分别对应用本课题中数控补偿方法的机床加工结果与在现阶段只应用机床直线轴定位精度方法的机床加工结果做比较,发现本课题研究方法可以提高数控机床加工精度15%～35%。

9 结论

本文以提高数控机床加工精度为目标,开展数控机床几何误差补偿研究,利用数控误差补偿技术,实现减小机床的加工误差。通过本文研究可以知道,减小数控机床各直线轴自身定位误差及各直线轴、工作台、主轴等运动部件之间的几何关系误差,可以提高数控机床加工精度15%～35%。

在分别对数控机床各直线轴之间进行垂直误差补偿实验;对数控机床各直线轴移动与工作台位置关系进行误差补偿实验;对数控机床Z轴移动与主轴平行度进行误差补偿实验中发现,单一机床几何项做补偿时,其余机床几何项也会随之发生精度变化,这多项补偿实验是需要综合误差分析,综合补偿,达到多项几何精度达到最优结果。

参考文献

[1]GB/T17421.1-1998,机床检验通则.第1部分:在无负荷或精加工条件下的几何精度(eqv ISO230-1:1996)[S].

[2]GB/T17421.2-2000,机床检验通则.第2部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定(eqv ISO230-1:1997)[S].

[3]GB/T20957.1-2007,精密加工中心检验条件.第1部分:卧式和带附加主轴头机床几何精度检验(水平Z轴)(ISO10791-1:1998,MOD)[S].

浅谈普通机床加工的曲面零件工艺 篇7

对于轴流转浆式水轮机中的零件的加工工艺研究可以通过将把整个轴流转浆式水轮机分为转动叶片和转轮体来进行研究。通常情况下, 转动叶片在机械中的是有4-6片的, 这些叶片的形状都有普通机床加工为具有一定曲度的扇形, 在外缘型线上表现为一个曲面。普通机床就是依照相关的要求中有关大小和外形上的内容, 对这些叶片进行加工, 这样才能保证加工出来的零件时能够正常的在轴流转浆式水轮机中工作。另外, 普通机床对零件加工是需要将叶片的形状进行相应的调整的。这些调整细化到零件的各个不同的部分。

利用普通机床用传统的方法对零件进行弧形线加工时, 都需要有模型的辅助, 才能够完成。这种模型通常都是通过两个刀架、呈弧形的靠模, 以及装有弹簧的刀杆来制作完成的。带有弹簧的刀杆带动着刀具依照着靠模的形状运转, 刀具在这样的运转下就会在加工的零件上留下其户型的运动轨迹, 这就是过去普通机床对曲面零件的加工原理。

2 设备要求

普通机床比较擅长加工简单造型的零件, 对于加工曲面零件, 普通机床就必须具备一些特有的工具, 例如刀架、靠模、带有弹簧的刀杆, 以及有一个比较大的加工范围。关于普通机床加工的零件的尺寸范围的计算方法, 应该是其带弹簧的刀杆的两倍, 以及机床加工时的转轮的直径和靠模长度尺寸, 这三者数值加起来所得到的结果, 就是机床加工的零件的尺寸范围。

如果带弹簧的刀杆长为0.6m, 普通机床的转轮直径为2.5m, 靠模的长度大小为3m, 那么这台普通机床就可以加工大小为5m以内的零件。不过一般的转浆水轮机的转轮直径在3m, 正常情况下其可以加工的零件尺寸范围可以大于5m。大于5m的零件制作的立车会为生产的某些方面带来一定的困难, 有些还会让生产成本增加, 所以我们要把零件的尺寸进行改良, 省略机床加工中的一些装置, 最终让水轮机转轮叶片的加工更加完善化。

如果水轮机的转轮叶片直径定位2.5m, 那么就需要机床加工出3.4m的立车零件, 这种情况下, 采用普通机床传统的靠模装置精心加工是很难达到加工要求的。取消靠模装置的使用, 普通机床要完成对零件的曲面加工工序, 就需要从机床的刀具方面入手来解决问题。刨床加工道具就有一种加工弧形零件的样板刀, 由样板刀加工出的零件的数据是十分符合要求的。

但是这种样板刀也存在着一个缺点, 当样板刀进行加工时, 其余零件的接触面积很大, 刀具和样板刀之间都会受到很大的切削力, 从结构上来说, 立车与刨床是不相同的, 在切削的方式上也存在着差异。然而, 且切削的方式又决定了样板刀和零件在切削过程中受到的切削力的大小。刀具的要求是受加工方式的影响的, 要达到不同的加工效果, 那么刀具索要达到的要求也会不一样, 为了保证零件最终的加工效果, 即弧面的曲度要满足加工要求, 那么就要使用特变的样板刀来对零件进行加工。

仅仅只有样板刀的要求是不够的, 与此同时还要找到正、装夹和对刀等环节和刨床在满足零件加工最终想过所有具备的条件, 可以发现这些条件也是不一样的。为了保证机床对零件的加工过程中不出现工件的挤动, 或者是刀具出现松动的可能性, 在进行装夹和对到环节是都需要特别的小心谨慎, 才能不耽误工程进度的同时, 加工出满足要求的零件。

要是加工过程不得不使用靠模装置, 机床对零件的加工位置的选择也有特别的要求。这个时候, 机床对叶片的加工位置应该选在叶片全关闭处, 如果机床的转轮直径在2-3m范围内饰, 那么走刀的实际长度也会是70-100nm之间, 这样将会有利于机床的样板刀对零件曲面加工的进行。

立车使用的样板刀和刨床之间是很相似的, 在利用普通机床加工的叶片的外圆弧线很长的情况下, 可以把样板刀直接做成两块来对零件进行加工。相反的情况下, 一块样板刀就能完成零件的弧线型设计了。

3 注意事项

利用样板刀对轴流转浆式水轮机的零件叶片进行加工之前, 必须要对叶片的旋转垂直线和中心线进行必要的标注的, 这样做的目的是为了保证加工出的叶片零件是高精度的。在加工的一开始, 需要对刀具的位置进行固定, 这个固定位置必须要依照固定的牢固性、稳定性和准确性的要求。与此同时还要保证刀具中心线和轴流转浆式水轮机的转轮叶片中线之间是重合的。

机床在对零件进行弧面加工的过程中, 难免造成机床样板刀和零件之间较大的接触面积而造成的零件松动或者是刀具受到切削力被磨损的情况。为了减小这种损耗, 就需要将样板刀对零件的切削方式进行改进, 这样的话, 在工程进行中, 切削力和进刀量的数值上就会有所减少。如果不是对零件进行精加工的话, 样板刀在零件上留下的走刀轨迹是球形轨道长度和转轮叶片外圆直径共同决定的, 这个数据是可以直接通过计算得到的。

如果是进行精加工, 那么立车在对刨床进行走刀时就不能使用自动走刀的方式, 这样才能保证控制的进刀量在手动的控制下是高准确性的。在进行手动景倒是, 要时时关注刀具的变化情况, 在刀具与零件的接触过程中, 一旦接触面积过大, 或者是刀台出现强烈的抖动, 甚至发出怪声, 那么就要立刻停止走刀。

最后对加工完成的零件进行精度检查, 要把零件装到刀架上, 并使之保持一个旋转的状态, 这个时候再用工具对二者之间的差距进行测量。

4 小结

样板刀的使用对于立车来说是非常有益的。它即解决了立车的设备能力问题, 又将机床的功能发挥到了极致, 并且还将这个加工过程的成本降低, 充分的探索出了立车对弧形曲面零件加工的最高效的方式。

摘要：一般用来加工样式比较单一的零件的机床, 我们称之普通机床。用普通机床加工出具有弧形曲面的零件是机床生产商最为关注的问题。本文就将对普通机床中的零件切割刀的支撑进行分析和研究, 并且以特别案例的形式对具有曲面的零件在普通机床上的加工工艺进行剖析, 从而得出能够提高零件加工密度和效率的方法。

关键词：普通机床,曲面加工,工艺研究

参考文献

[1]刘凡, 周靖明.普通机床加工曲面零件工艺研究[J].无线互联科技, 2012 (06) :94.

[2]郭勋德.基于普通机床回转功能曲面数控加工技术的研究[D].山东大学, 2007.

普通机床加工误差 篇8

《使用普通机床的零件加工》是枣庄科技职业学院机械设计与制造专业的一门核心课程, 经过教学团队多年的建设和实践, 课程设计日臻成熟, 形成了完善的教学实施过程, 教学效果显著, 于2011年被评为山东省省级精品课程, 现将课程的教学设计做一介绍。

一、课程定位

《使用普通机床的零件加工》是课程教学团队通过企业调研, 结合区域需求, 根据基于工作过程的课程的开发理念设置的一门课程, 课程的目标源于学生就业岗位的职业能力需求, 具体是指, 面向滕州及其周边地区的机床制造行业的生产和管理第一线, 培养具有专业能力、方法能力和社会能力的高端技能型专门人才。

该课程开设在第三学期, 前修课程为《机械工程图的识读与绘制》和《机械零件的检测》, 后续课程是《机械零件加工工艺的制订》, 通过该课程的学习可以满足机床操作工的岗位需求, 通过其后续课程的学习, 可以达到更高一级的培养目标——工艺员的岗位需求。

二、教学内容设计

该课程的内容的选取和组织基于对机制专业毕业生就业岗位群的分析。教学团队通过毕业生访谈, 结合滕州市作为全国中小机床生产基地的区域特色, 将机制专业的服务面向定位为:滕州及其周边地区的机床制造行业。然后通过企业调研、进行职业分析确定了岗位群, 再对典型工作任务进行归类得出行动领域, 然后结合职业成长规律与学习规律, 将行动领域转化为学习领域。为了创设有效的学习情境, 教学团队经过充分的企业调研, 对典型工作任务的工作过程、生产对象、使用工具和劳动组织进行分析最终选择减速器的零部件为载体, 原因是减速器零部件具有范例性, 能够用到车、铣、刨、磨、钻、镗等多种加工方法, 工作过程完整, 使得学习情境的设置具有涵盖性, 不需要再另外选择载体。而且, 减速器各零部件加工完毕后, 若尺寸精度合格, 就可以装配成一台完整的减速器。使得学习情境的设置具有结果驱动性和趣味性, 所以选择减速器零部件做为教学中任务的载体, 最后结合学生的学习特点, 对企业工作任务进行了组织和优化, 转化成学习型工作任务。

课程共设置了三个学习情境, 包含九个子情境, 共60个学时。分别是情境1轴套盘类零件的加工、情境2箱体类零件的加工和情境3齿轮类零件的加工。使用车床加工轴套盘类零件, 刀具的进给运动简单, 一般只使用通用夹具;而加工箱体类零件, 需要用到铣、钻、镗等多种加工方法, 有时还需要专用夹具;齿轮类零件有渐开线齿形, 可以采用铣床或齿轮加工机床加工, 它的成型运动较为复杂。教学内容的设计是根据学生的认知规律, 逐步培养学生的技能。

三、教学方法

在教学实施过程中, 主要采用的是引导文教学法, 它贯穿于整个教学过程, 是宏观上的教学方法。另外在不同的教学阶段还采用现场教学法、讲授法、案例教学法、实验法、自由工作法、头脑风暴法。

在任务实施阶段, 最初由兼职教师进行现场教学, 演示机床的操作过程并进行指导, 学生操作熟练以后, 可以让他们根据引导文要求, 自由工作, 完成任务。在计划与决策阶段, 采用头脑风暴法, 小组讨论, 各抒己见, 互相启发和激励, 制定出最佳的实施方案。另外, 部分相关的知识, 像金属切削原理, 在多媒体教室讲授法教学。对于刀具的选用, 还采用实验法, 帮助学生掌握不同刀具的切削特点。在教学中, 还经常采用案例教学法, 向学生展示部分加工不合格的零件, 引导学生分析产生问题的原因, 避免在加工过程中出现类似的问题。

通常一个学习情境的教学实施如下:先给各小组下发引导文, 使学生明确工作任务, 学生根据引导文的要求, 查找相关资料, 完成任务的咨询。然后各小组成员根据已获得的资料信息, 讨论加工工艺路线, 在此过程中, 教师给与适当的引导, 然后各小组根据自己的方案, 填写工艺路线卡, 并由教师和其它小组进行检查, 对出现的错误进行校正。校正完毕, 各小组根据工艺路线, 按照图纸要求加工工件, 并按要求填写加工记录表, 在此过程中, 以小组自由工作, 独立完成为主, 由兼职教师对进行适当的指导, 加工完毕, 利用量具检测工件。最后, 各小组首先对任务完成的过程和结果进行自我评价, 然后教师给与总体评价。

四、考核方式

教学团队将考核贯穿到任务过程中, 每个学习情境下的工作任务分别考核, 将考核结果记入任务考核成绩, 占总成绩的40%, 最后综合理论考试成绩和实践考试成绩得到该学生的总评成绩。而任务考核包括工作态度、工作过程以及任务完成情况的考核。这些成绩的考核标准是是根据国家职业标准, 参考企业考核标准。这样既可以使学生的能力满足岗位需求, 又能达到国家职业标准, 帮助学生顺利获得职业资格证书, 提高学生就业竞争力, 落实“双证书”制度。

结语

《使用普通机床的零件加工》课程以真实零件为载体, 根据企业的职业岗位需求和职业标准序化教学内容, 以学生的认知规律为依据, 使学生学中做, 做中学, 实现从基本技能到综合技能的提高。该课程开发基于对企业工作任务分析, 任务的选择和考核标准来源于企业。学生的学习任务、学习环境和学习过程都与岗位工作时基本一致, 实现了学生与企业真实工作岗位零距离对接, 学生一毕业就能直接上岗, 满足岗位能力要求, 并且可持续发展。

参考文献