数控车床轴类零件加工的精确度控制资料.docx
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数控车床轴类零件加工的精确度控制资料
高等教育自学考试本科毕业论文
数控车床轴类零件加工的精确度控制设计
考生姓名:
陈前程准考证号:
011809103361
专业层次:
本科院(系):
机械与电子工程
指导教师:
张下炼职称:
讲师
重庆科技学院
二O一二年一月三十日
高等教育自学考试本科毕业论文
数控车床轴类零件加工的精确度控制设计
考生姓名:
陈前程
准考证号:
011809103361
专业层次:
本科
指导教师:
张下炼
院(系):
机械与电子工程学院
重庆科技学院
二O一二年一月三十日
摘要
随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展,数控车床的高频高分辨率采样插补技术已经进入一个崭新的时代,其应用越来越广。
随着人们对其要求的提高,数控技术得到了快速发展,数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备,它的发展一直备受人们关注。
数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目,它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为了先进制造技术中的一项核心技术。
其控制技术从最初的开环控制发展到全闭环控制,精度有很大的提高。
但是,数控车床在加工复杂高精度零件的时候还未完全满足要求,因此必须通过持续的研究,不断的提高数控车床对零件的加工精度。
本文在已有的普通数控车床加工基础上,采用提高刀具的性能、提高数控车床的制造精度、提高数控车床的位移检测装置的精度、减少机床的热变形、数控车床有关精度的一些补偿以及高精度软件插补的轨迹控制等方法提高了数控车床加工零件的精确度,并使数控车床达到了较为理想的控制效果。
关键词:
数控车床,制造精度,软件插补控制,精确度
CNCprecisionpartsmachiningcontrol
ABSTRACT
Withthedevelopmentoftheeconomy,microelectronictechnology、computertechnologyandtheautomatictheoryaredevelopedrapidly,CNClathe,high-frequencyhigh-resolutionsamplinginterpolationtechnologyhasenteredanewera,itsapplicationmorewidely.Aspeopleincreasetheirclaims,numericalcontroltechnologyhasbeenrapiddevelopmentofnumericalcontrolmachinetoolsandCNCmachinetoolsfromthemanufacturingsystemconsistingofthetransformationoftraditionalindustries,tobuildanimportantfoundationforthedigitalbusinessequipment,itsdevelopmenthasbeenmuchattention.CNCmachinetoolsforflexibleautomationofitsoutstandingperformance,excellentandstableaccuracy,agileanddiversefunctionsandarousedattention,itcreatedthemachinerytosetaprecedentforthedevelopmentofmechanicalandelectricalintegration,itbecameanumericalcontroltechnology,advancedmanufacturingtechnologyofacoretechnology.Itscontroltechnologyfromtheinitialopen-loopcontroldevelopedtothefullclosed-loopcontrol,precisiongreatlyimproved.However,high-precisionCNClathepartsintheprocessingtimehasnotyetfullymeettherequirements,itmustbethroughsustainedresearch,andconstantlyimproveCNClathemachiningaccuracyofparts.ThearticlehasbeenbasedonthegeneralCNClathe,UsedtoimprovetheperformanceoftoolstoimprovemanufacturingprecisionCNClathes,CNClathestoimprovetheaccuracyofdisplacementdetectiondevicestoreducethethermaldeformationofmachinetools,CNClathes,aswellascompensationfortheaccuracyofsomeofthehigh-precisiontrajectorycontrolsoftwareinterpolationmethodimprovesthenumericalprecisionlathemachiningparts,CNClatheandtoachieveamoresatisfactorycontroleffect.
Keywords:
CNC-Lathe,Manufacturing-precision,Softwareinterpolationcontrol,Accuracy
1绪论
1.1数控车床的研究意义
数控机床是实现先进制造技术的重要基础装备,它关系到国家发展的战略地位。
因此,立足国内实际,加速发展具有较强竞争能力的国产高精度数控机床,不断扩大市场占有率,逐步收复失地,便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务
为完成这一任务,必须攻克若干关键技术,但其中最关键的一项是数控机床的高精度轨迹控制技术。
因此,我们从高速高精度插补、高速高精度伺服控制和信息化轨迹校正等诸方面,对高速高精度轨迹控制技术进行了系统研究,并以此为基础加强了新型数控系统和高精度数控机床的开发。
本文将介绍所取得的部分结果。
1.2数控机床的基本工作原理
在普通机床上加工零件,是由操作者根据零件图纸的要求,不断改变刀具与工件之间相对运动轨迹,由刀具对工件进行切削而加工出要求的零件。
而在数控机床上加工零件时,则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和机床运动要求用数控语言编制出加工程序,然后输入到CNC装置,CNC装置对加工程序进行一系列处理后,向伺服系统发出执行指令,由伺服系统驱动机床移动部件运动,从而自动完成零件的加工。
图1.1为数控机床的工作过程。
图1.1数控机床的工作过程
1.3数控车床的组成及数控车床的分类
1.3.1数控车床的组成
数控机床是采用数控技术对工作台运动和切削加工过和进行控制的机床,是典型的机电一体化产品,典型数控机床的组成如图1.2所示。
由图可见,数控机床方要由程序编制、数控装置、伺服驱动系统、强电控制系统、检测反馈系统和机床本体等六大部分,其中数控装置与伺服驱动系统、强电控制系统、检测反馈系统又合称为数控系统。
图1.2数控机床的组成
1.3.2数控机床的分类
(一)按数控机床的工艺用途分类
1.一般数控机床:
是与普通机床工艺可行性相似的各种数控机床,其种类与普通机床一样,如数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床、数控钻床等。
2.加工中心:
是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。
3.特种数控机床:
是装备了数控装置的特种加工机床,如数控线切割机床、数控激光加工机床等。
(二)按数控机床的运动轨迹分类
1.点位控制数控机床:
其数控装置只控制机床移动部件从一个位置(点)移动到另一个位置(点),而不控制点到点之间的运动轨迹,刀具在移动过程中不进行切削加工。
如数控钻床、数控冲床等。
2.直线控制数控机床:
其数控装置除了要控制机床移动部件的起点和终点的准确位置外,还要控制移动部件以适当速度沿平行于某一机床坐标轴方向或与机床坐标轴成450的方向进行直线切削加工。
如简易数控车床、简易数控磨床等。
3.轮廓控制数控机床:
其数控装置能够同时对两个或两个以上坐标轴进行联动控制,从而实现曲线轮廓和曲面的加工。
如具有两坐标或两坐标以上联动的数控铣床、数控车床等。
(三)按伺服系统的控制方式分类
1.开环控制系统:
指不带反馈的控制系统,即系统没有位置反馈元件,通常以功率步进电机或电液伺服电机作为执行机构。
2.半闭环控制系统:
半闭环控制系统是在开环系统的丝杠上装有角位移检测装置,通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移,然后反馈给数控装置。
3.闭环控制系统:
是在机床移动部件上直接装有位置检测装置,将测量的结果直接反馈到数控装置中,与输入的指令位移进行比较,用偏差进行控制,使移动部件按照实际的要求运动,最终实现精确定位。
2刀具对数控车床加工精度的影响
2.1刀具几何参数对数控车床加工精度的影响
刀具的制造误差对加工精度的影响,根据刀具种类不同而异。
当采用定尺寸刀具如钻头、铰刀、拉刀、键槽铣刀等加工时,刀具的尺寸精度将直接影响到工件的尺寸精度;当采用成形刀具如成形车刀、成形铣刀等加工时,刀具的形状精度将直接影响工件的形状精度;当采用展成刀具如齿轮滚刀、插齿刀等加工时,刀刃的形状必须是加工表面的共轭曲线,因此刀刃的形状误差会影响加工表面的形状精度;当采用一般刀具如车刀、镗刀、铣刀等的制造误差对零件的加工精度并无直接影响,但其磨损对加工精度、表面粗糙度有直接的影响。
任何刀具在切削过程中都不可避免地要产生磨损,并由此引起工件尺寸和形状误差。
例如用成形刀具加工时,刀具刃口的不均匀磨损将直接复映到工件上造成形状误差;在加工较大表面(一次走刀时间长)时,刀具的尺寸磨损也会严重影响工件的形状精度;用调整法加工一批工件时,刀具的磨损会扩大工件尺寸的分散范围;刀具磨损使同一批工件的尺寸前后不一致。
在数控加工中,通常车刀会存在刀尖圆弧半径r,主偏角kr,车刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具几何参数的影响,必定引起被加工零件的轴向尺寸误差和径向尺寸误差,由此使得加工中的运行轨迹与被加工零件的表面形状产生差异。
因被加工零件表面形状各异,所以引起的差异也各不相同。
误差分析及改进方法
下面分析车刀刀尖圆弧半径对加工圆柱类零件表面形状引起的差异以及采取的措施。
众所周知,被加工零件表面的成形是由车刀与零件表面接触间切点的运行轨迹保证的。
对于主偏角kr=90度的车削加工,参见图2.1示,被加工零件表面的轴向尺寸由刀尖圆弧顶点A保证。
图2.1刀具几何参数对加工精度的影响
当(D-d)/2=ap>r时,由图可知,由刀尖圆弧半径引起的轴向尺寸变化量Δa为
Δa=b-a=r
式中:
b——零件轴向尺寸;a——实际轴向位移量;
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- 关 键 词:
- 数控车床 零件 加工 精确度 控制 资料