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来源: 浏览次数:2569 发表时间:2012-08-13
    机床在内、外热源影响下,各部件将会发生不同程度的热变形,使刀具与工件之间的相对运动关系遭到破坏,也使机床加工精度下降。
解决的办法归结起来有两点:首先是采用在整个加工过程循环中的工序前和工序后进行测量来代替过程中实时测量;其次是应用触发式测头来代替扫描式比例测头(如电感式和电容式的),它具有更好的随动性,可完全按数控机床的测量系统进行坐标测量,因而具有更大的测量灵活性,适应工件的尺寸和形状多变的柔性加工场合。
  循环中测量主要检测内容有:工序前测量和工序后测量二种方法。
  工序前测量用于检测刀具尺寸并对磨损量进行补偿、对工件及其夹具通过检测来控制其正确位置,以保证精确的工件坐标原点和均匀的加工余量。
  工序后测量主要用于测量加工工件的尺寸,根据其误差作出相应的坐标位置调整,以便进行必要的补充加工。虽然它不及实时检测能在加工过程中防止废品产生,但如果出现废品而无法纠正时,也可通过调整避免下一个工件再出现废品。
  工件在线自动测量系统常用触发式测头测量系统。触发式测头测量系统中触发式测头通常具有三维测量功能,其工作原理相当于一个重复精度很高的触点开关,在测量软件的控制下,可在数控机床上进行自动测量。当测头碰触到被测量的目标时,发出触发信号,数控系统接收到此开关信号后,就中断测量运动,并采集此瞬间的坐标值,它由运行的程序读出并记人相应的变量中,可与原存储的坐标值进行比较,得出该测量点的定位值的偏移量。重复上述过程,可测出第二点的偏移量。通过数据运算即能得到这两点间的尺寸。因此触发式测头测量系统具有下列些典型用途:在机床上对加工后的工作进行在线检测;自动校正刀具和工件的坐标位置,以补偿刀具磨损和机床的误差;加工前检测工件参考点(面)的安装位置,据此调整工件的坐标零点,以保证后续加工有较均匀的余量,使加工条件合理化;在机床上对新更换的刀具作对刀检查,并按实际的刀尖位置的偏差进行刀具补偿,以修正刀具安装误差;对刀具状态(如刀片破损、钻头折断等)进行检验,及时报警更换。
为减少热变形可以采取下列措施: 
(1)减少发热热源机床内部发热是热变形的重要热源,应当尽可能地将热源从主机中分离出去。将数控机床的电气、变速箱、液压装置以及油箱等都外置。对于不能与主机分离的热源,如主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副等处,则降低摩擦系数和改善润滑条件,减少摩擦热量。例如主轴部件是直接影响加工精度的关键部件,可采用静压轴承,来降低主轴的温升。对于丝杠螺母副是工作在预加载荷下,在转速高、散热条件差的情况下工作时,容易发热变形。滚珠丝杠的热伸长将造成严重的后果,尤其是在开环、半闭环系统中,它将会使进给系统的定位精度降低。所以,在数控机床上常用滚珠丝杠螺母副,以滚动摩攘代替滑动摩擦降低其发热量。另外在滚珠丝杠螺母副的丝杠中间也可通过冷却液来冷却。高速运动的导轨副摩擦产生的热量将会影响机床的几何精度。降低导轨的热量最有效的方法是采用低摩擦系数的导轨,如滚动导轨、贴塑或涂塑导轨和静压导轨等。
  在机床加工时产生的切屑也是一个不可忽视的热源,对于产生大量切屑的数控机床必须尽可能迅速将切屑排出机床体外,并在加工中采用大流量冷却液进行冷却。
  (2)改善机床结构在相同的条件下可采用热对称结构,减少构件热变形的影响。对于滚珠丝杠可采用预拉伸的方法来减少热变形的作用。
  (3)控制温升对无法移出机床主机外的热源、结构上无法采用降低发热的零件或无法采用降低热变形影响的结构时,可采取必要的降温措施,来控制机床温度的提高。如采用压力循环冷却,降低发热源的温升 7.采用自动测试系统提高加工精度在数控机床上往往可采用工件在线测量和刀具监控系统来提高数控机床的加工精度。
  (1)采用工件在线自动测量系统提高零件加工精度  采用工件在线自动测量系统是采用工件测量系统对工件在安装、加工过程中间、加工结束时,进行工件尺寸测量的删量系统。在加工中如果能对影响加工误差的各种因素都能采取有效的补偿,自然是很理想。但是实际加工过程中由于随机因素众多,要使所有误差都具有象机床空间误差一样透明的可用明确的数学模型来表达,还有一些困难。因此在加工误差的补偿方面需另辟途径,即把整个加工误差作为“黑箱”来处理。它通过直接测量加工工件的最终误差来发出修正指令,而不需了解误差的各个组成因素间的数学关系。
  数控机床的加工误差检测方法可分为下列两大类:
  1)过程中实时检测在加工过程中直接对工件进行测量,并根据其误差值发出相应的修正指令,它适用于工序固定,并能有效地防止切屑干扰的场合。例如在磨削和珩磨等精细加工中使用。
  2)循环中测量数控机床加工,一般具有工序集中的特点,工序较多,有些工序还要求复杂的轮廓加工,此外有不少程序(如车、铣和镗等)的切削截面较大,切屑飞溅,很难对测头进行有效的防护。
 
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