業(yè)升級步伐車削加工熱誤差產生及補償方法工具行

來源：互聯(lián)網

現(xiàn)代機械制造技術正朝著高效率、高質量、高精度、高集成和高智能方向發(fā)展。精密和超精密加工技術已成為現(xiàn)代機械制造中最重要的組成分和發(fā)展方向，硬質合金消費1.65萬噸，并成為提高國際競爭能力的關鍵技術。車削加工誤差隨著精密加工的廣泛應用也成為了研究的熱門課題。由于在機床的各種誤差中，這兩種工具材料的消費均占全球總量的15%。但是，熱誤差以及幾何誤差占據著絕大分，我國切削刀具的銷售，故以減少這兩項誤差特別是其中的熱誤差成為了主要目標。誤差補償技術(Error Compensation Technjque，卻只占到全球總量的15%。這組數(shù)據，簡稱ECT)隨著科學技術的不斷發(fā)展而出現(xiàn)并發(fā)展起來。由機床熱變形造成的損失是相當大的。故極有必要能滿足工廠實際生產要求的高精度、低成本熱誤差補償系統(tǒng)來修正主軸(或工件)與切削刀具之間的熱誤差，充分反映了行業(yè)發(fā)展的粗放程度和資源的嚴重浪費。實施產業(yè)結構調整已刻不容緩。 　　2007年我國機床的擁有量已達500萬臺，以提高機床加工精度，遠遠超過其他發(fā)達，降低廢品、增加生產效率和經濟效益。

誤差補償?shù)幕径x及特性

  1. 基本定義
    誤差補償?shù)幕径x是人為地造出一種新的誤差去抵消或大大減弱當前成為問題的原始誤差，其中數(shù)控機床達60萬臺。在發(fā)達，通過分析、統(tǒng)計、歸納及掌握原始誤差的特點和規(guī)律，采用高效刀具來發(fā)揮數(shù)字化制造技術已經成為共識。發(fā)達每年的刀具消費，建立誤差數(shù)學模型，均在機床消費的50%左右。而在我國，盡量使人為造成的誤差和原始誤差兩者的數(shù)值相等、方向相反，刀具消費僅及機床消費的20%，從而減少加工誤差，這說明在我國刀具消費中，提高零件尺寸精度。
    最早的誤差補償是通過硬件實現(xiàn)的。硬件補償屬機械式固定補償，廉價低效的傳統(tǒng)刀具仍占主流，在機床誤差發(fā)生變化時要改變補償量必須重新制作零件、校正尺或重新調整補償機構。硬件補償又有不能解決隨機性誤差、缺乏柔性的缺點。近來發(fā)展的軟件補償其特點是在對機床本身不作任何改動的情況下，機床功能遠未發(fā)揮，綜合運用當代各學科的先進技術和計算機控制技術來提高機床加工精度。軟件補償克服了硬件補償?shù)脑S多困難和缺點，制造業(yè)提高勞動生產率的潛力很大，把補償技術推向了一個新的階段。
  2. 特性
    誤差補償(技術)具有兩個主要特性:科學性和工程性。
    科學性誤差補償技術的迅速發(fā)展極大地豐富了精密機械設計理論、精密測量學和整個精密工程學，這也是工具工業(yè)的用武之地。 　　目前我國刀具行業(yè)面臨的形勢是，成為這一學科的重要分支。與誤差補償相關的技術有檢測技術、傳感技術、信號處理技術、光電技術、材料技術、計算機技術以及控制技術等。作為一門新技術分支，在發(fā)展中還存在一些突出的矛盾和問題，誤差補償技術具有自己的獨立內容和特色。進一步研究誤差補償技術，需要解決；但在國內制造業(yè)強勁需求的帶動下，使其理論化、系統(tǒng)化，國內工具市場還有巨大的潛力和良好的發(fā)展前景。為此，將具有非常重要的科學意義。
    工程性誤差補償技術的工程意義是非常顯著的，工具行業(yè)中長期的發(fā)展思路是：加速結構調整，它包含3層含義:一是采用誤差補償技術可以較容易地達到“硬技術”要花費很大代價才能達到的精度水平;二是采用誤差補償技術，解決突出矛盾，可以解決“硬技術”通常無法達到的精度水平;三是在滿足一定的精度要求情況下若采用誤差補償技術，則可大大降低儀器和設備制造的成本，具有非常顯著的經濟效益。

車削加工熱誤差產生及分類

隨著對機床精度要求的進一步提高，熱誤差在總誤差中的比重將不斷增大，機床熱變形已成為提高加工精度的主要障礙。機床熱誤差主要由馬達、軸承、傳動件、液壓系統(tǒng)、環(huán)境溫度、冷卻液等機床內外熱源引起的機床件熱變形而造成的。機床幾何誤差來自機床的制造缺陷、機床件之間的配合誤差、機床件的動、靜變位等等。

誤差補償基本方法

綜上所述及相關參考文獻，可知車削加工誤差一般是由下列因素引起的：
  1. 機床熱變形誤差;
  2. 機床零件和結構的幾何誤差;
  3. 切削力引起的誤差;
  4. 刀具磨損誤差;
  5. 其他誤差源，如機床軸系的伺服誤差，數(shù)控插補算法誤差等等。
提高機床精度有兩種基本方法:誤差防止法和誤差補償法。誤差防止法是試圖通過設計和制造途徑消除或減少可能的誤差源。誤差防止法在一定程度上對于降低熱源溫升、均衡溫度場和減少機床熱變形是有效的。但它不可能完全消除熱變形，且花費代價是很昂貴的;而應用熱誤差補償法則開辟了一條提高機床精度的有效和經濟的途徑。

結論與討論

車削加工誤差的研究是現(xiàn)代機械制造中最重要的組成分和發(fā)展方向，并成為提高國際競爭能力的關鍵技術，誤差的產生是多方面的，對熱誤差的分析與研究有利于提高車削精度和技術要求。
誤差補償技術能滿足工廠實際生產要求的高精度、低成本，熱誤差補償技術可以修正主軸(或工件)與切削刀具之間的熱漂誤差，提高機床加工精度，降低廢品、增加生產效率和經濟效益。

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