數(shù)控機床加工中的精度補償技術(shù)

蘇顯峰

(黑龍江省機械科學(xué)研究院，哈爾濱 150001)

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數(shù)控機床加工中的精度補償技術(shù)

蘇顯峰

(黑龍江省機械科學(xué)研究院，哈爾濱 150001)

采用數(shù)控機床進行工件切削加工時，利用補償元件可以對精度誤差進行準(zhǔn)確檢測并得出補償量，實現(xiàn)精度補償修正。加工過程中，使用精度補償技術(shù)，可有效提高誤差檢測的準(zhǔn)確率，準(zhǔn)確進行精度補償，有效保障工件加工的精度要求，對推動加工制造業(yè)的發(fā)展具有積極作用。通過分析現(xiàn)代精密加工技術(shù)，探討精密加工技術(shù)的特點、發(fā)展方向、技術(shù)革新的必要性及精度補償技術(shù)。

數(shù)控機床；加工；精度補償；技術(shù)

機床在運行過程中，受多因素的影響，會產(chǎn)生精度誤差，這是正常現(xiàn)象。精度補償技術(shù)是允許誤差存在的，根據(jù)誤差估算結(jié)果，采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行精度補償，盡可能地將誤差消除或降低，實現(xiàn)高精度的加工。

1 現(xiàn)代精密加工技術(shù)分析

1.1 現(xiàn)代機械制造工藝

現(xiàn)代機械制造工藝包括：第一，氣體保護焊工藝。在進行焊接過程中，利用特殊氣體進行保護，避免焊接點過多與空氣或其他物質(zhì)接觸，導(dǎo)致焊接點不牢靠等狀況。第二，電阻焊工藝。通過電極施加壓力，產(chǎn)生較強的電阻熱，從而進行焊接。隨著現(xiàn)代機械制造能力的提升，現(xiàn)代機械制造工藝數(shù)量也在不斷增加，廣泛應(yīng)用于機械制造生產(chǎn)實踐中。

1.2 現(xiàn)代機械精密加工技術(shù)

現(xiàn)代機械精密加工技術(shù)主要包括精密切削技術(shù)、超精密研磨與拋光技術(shù)、模具制造技術(shù)等。機械制造需要精密加工技術(shù)對機械成品進行一定的調(diào)整和改進，以模具制造技術(shù)為例，部分較為精密的零部件需要精準(zhǔn)度極高的模具進行輔助生產(chǎn)與應(yīng)用。精密加工與一般性加工技術(shù)存在明顯差異，可提升實際生產(chǎn)效率。

2 精密加工技術(shù)發(fā)展方向

2.1 規(guī)模化制造能力不斷增強

現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展方向之一是規(guī)?；圃炷芰Σ粩嘣鰪?。社會化大生產(chǎn)能力不斷提升，規(guī)模化制造能力成為了技術(shù)革新與應(yīng)用的重要方向。由精密加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用軌跡可以發(fā)現(xiàn)，大多新技術(shù)都處于不斷調(diào)整和不斷應(yīng)用的循環(huán)關(guān)系中，而輔助于生產(chǎn)制造的技術(shù)體現(xiàn)了應(yīng)用價值。

2.2 精細(xì)化程度不斷提升

精細(xì)化程度不斷提升也是現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)發(fā)展的基本方向，特別是在某些關(guān)鍵行業(yè)及領(lǐng)域中，精細(xì)化程度極為關(guān)鍵。我國機械制造及加工行業(yè)有著不同的側(cè)重，這也導(dǎo)致精密加工技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出一定的不均衡性。例如，我國雖然具備了較強的機械制造和加工能力，但依然無法生產(chǎn)圓珠筆的筆尖，嚴(yán)重依賴進口，導(dǎo)致國內(nèi)圓珠筆相關(guān)產(chǎn)業(yè)實際利潤率受到嚴(yán)重影響。精細(xì)化程度的提升是一種必然，國內(nèi)企業(yè)在參與世界市場競爭時，應(yīng)注重技術(shù)層面的交流，逐步提升機械制造與加工的精細(xì)化程度。要在實踐中提升科研能力，提升機械制造工藝與精密加工技術(shù)的精細(xì)化程度。

3 精密加工技術(shù)特點

精密加工技術(shù)具有較強的系統(tǒng)性，任何形式的現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)都要依靠先進的科學(xué)知識。機械的精密加工不僅在機械制造上有較強的應(yīng)用價值，在產(chǎn)品調(diào)研、設(shè)計及銷售上都有相關(guān)應(yīng)用。

4 精密加工技術(shù)革新的必要性

現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)需要技術(shù)革新，隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展，要想使先進的機械制造與加工技術(shù)更具國際競爭力，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)就必須要進行技術(shù)革新。

5 精度補償技術(shù)

5.1 主軸進給方向精加工精度補償

在對缸體頂面進行精銑的過程中，機床的快速運轉(zhuǎn)會導(dǎo)致溫度快速升高，溫度變化會造成數(shù)控機床主軸部件發(fā)生熱變形，加速刀具的磨損，使夾具產(chǎn)生變形，這些都會對加工的精度造成不利影響，難以滿足廠家較高的加工精度要求，在主軸進給方向只能達(dá)到±0.15 mm/500 mm的穩(wěn)定加工精度。筆者經(jīng)過多次的試驗和研究，利用測頭精度補償技術(shù)，通過測頭進給接觸夾具上的測量基準(zhǔn)塊對坐標(biāo)進行測量，并對測量信息進行記憶，再將其與理論坐標(biāo)加以比較得到補償信息數(shù)據(jù)，進行補償修正，如圖1。

圖1 主軸進給方向精加工精度補償Fig.1 Principal axis feed direction finishing precision compensation

此項補償設(shè)計要求測頭在執(zhí)行測量記憶補償量工序所用的時間與實際修正的加工時間之間的差值要控制在10 min以內(nèi)，如果時間間隔過長會因為溫差不均的問題而影響補償量的準(zhǔn)確性，補償量的公差通常在0.4±0.2，否則測頭會出現(xiàn)異常報警。

5.2 主軸進給方向臺階面半精與精加工精度補償

在對缸蓋底面進行精銑加工的過程中，利用測頭對已經(jīng)加工完成的底面進行檢測，對主軸變形伸長和夾具在主軸上的變形引起的誤差進行測量和修正，提高主軸進給方向的加工精度，保持良好的穩(wěn)定性。應(yīng)用測頭精度補償技術(shù)，消除變形誤差，實現(xiàn)主軸方面的穩(wěn)定加工精度。得到檢測數(shù)據(jù)記憶后退回測頭，再對半精加工進行二次檢測，將測得的信息與加工理論坐標(biāo)信息進行比對，得出誤差數(shù)據(jù)進行補償修正。采用精銑刀以第一次試切面作為基準(zhǔn)面，加入補償量對工件進行精銑，最終完成工件加工。

5.3 孔加工精度補償

利用測頭對加工后的內(nèi)表面進行直接檢測，既能對孔的位置進行準(zhǔn)確控制，還可以對孔的直徑誤差進行檢測。當(dāng)孔直徑超出預(yù)先設(shè)定的公差范圍時，測頭會發(fā)生異常報警。主軸變形和夾具的變形都會造成孔加工誤差，使用測頭精度補償技術(shù)可以將其有效消除，還可以根據(jù)檢測結(jié)果及時對刀具進行更換，保證加工精度。孔加工精度補償?shù)脑O(shè)計要求：孔徑變化量的公差帶范圍為0.05±0.025，過高或過低都會引起測頭異常報警。

5.4 多孔精加工精度補償

在三軸有光柵尺的臥式數(shù)控機床加工中心上進行缸蓋、缸體定位銷孔的精加工，一般要求定位銷孔最高達(dá)到±0.05 mm/500 mm的位置精度，但僅靠加工中心的光柵尺是不能將因徹底消除加工誤差的。使用測頭精度補償技術(shù)首先要在被檢測的基準(zhǔn)塊上沿X方向選定一個點，利用測頭進給進行檢測，測頭記憶變量后退回。在被檢測基準(zhǔn)塊沿Y方向選定一個點，利用測頭進給進行檢測，記憶變量后將測頭退回。在進行銷孔精加工時，根據(jù)理論坐標(biāo)信息的對比結(jié)果得到補償量，進行補償修正。

6 結(jié)語

數(shù)控機床的應(yīng)用使零部件的加工更加精細(xì)化，在加工效率、加工精度、加工質(zhì)量方面都有了明顯提高，降低了生產(chǎn)成本。數(shù)控機床的自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了在線測量、自動化精度補償，改變了傳統(tǒng)的人工產(chǎn)品質(zhì)量檢測，有效降低了人工生產(chǎn)、加工、檢測誤差。

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Accuracy compensation technology in CNC machine tool machining

SU Xian-feng

(Heilongjiang Institute of Mechanical Science, Harbin 150001, China)

The compensation error can be accurately detected by the compensation element when the workpiece is machined by CNC machine tool. The use of precision compensation technology can effectively improve the accuracy of error detection, guarantee workpiece processing accuracy, and promote the development of processing and manufacturing industry. The technical characteristics, development direction, the necessity of technological innovation and precision compensation technology were discussed.

CNC machine tools; Machining; Precision compensation; Technology

2017-01-27

蘇顯峰(1972-)，男，本科，工程師。

TG659

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1674-8646(2017)08-0072-02