几何精度设计与检测论文

数控车床精度加工论文

[摘要]在数控机床生产加工中，精度控制对产品质量具有重要影响。

加工精度则由机床的精度、编程精度、伺服精度以及插补精度决定。

为提高机床精度，在其设计环节通过CAD设计和计算机模拟技术可以有效提高机床加工精度。

在使用过程中通过加强对机台的保养，保持良好状态，保持数控机床的高精度要求。

[关键词]几何精度 精度补偿 误差分析

1、数控机精度分析

目前对数控数控机床的分类主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。

数控机床材质的刚度和工作时的温度，对机床的精度都会造成不同程度的影响。

将数控车床的几何精度继续细分有可以分成主轴几何精度和直线运动精度。

在数控机床加工运作的过程中主动轴与回转轴之间的相对位置应该是保持相对固定的，在实际生产的过程中与设计的情况是不完全相同的，两轴之间的相对空间位置也并非固定不变的，因为构成主轴的轴承零部件在其制造的环节中会出现不同程度的误差，在使用过程中又会受到温度、工作强度、润滑等条件的影响。

主动轴的轴承精度、主轴箱在装配是的质量都会造成主轴和其回转部件在运行是发生不平衡，另外主动轴的支承轴颈在制造过程中会存在圆度误差，其前后同轴度也会存在一定程度的误差，再加之主轴在运转的过程中都会受热发生形变，这些因素都对数控机床的主轴几何精度造成影响。

在数控机床除主动轴造成的几何精度之外，导轨因为摩擦力以及机床所用的伺服电机可能会存在惯量匹配问题会对机床的位置精度造成影响。

在数控机床中有部分需要不间断工作的部件如油缸油泵、电动机、液压机等，都需要长时间连续工作。

在它们运转的过程中因为摩擦会产生一定的热量，其内部零件会受热膨胀发生形变，造成构件的实际尺寸与设计尺寸有出入，零件的结构也会因内部热应的作用变的不对称，发生构件的形变，因此数控机床运转部件受热发生形变会对机床的位置精度带来重要影响。

数控机床的加工精度与上述两种精度不同，它是整台机床在各种因素综合影响下的结果，与机床的几何精度和位置精度是密切相关的，与机床的传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件无擦、刀具位置的误差等都有关联。

而且数控机床的程序编辑是否正确、生产工艺是否合理对机床的加工生产的稳定型造成影响。

因此在实际生产中，为提高数控机床的加工精度就需要提高机床的几何精度和位置精度。

2、检测数控机床精度

数控机床与所有其他电器、机械设备相同，在使用一段时间后，都会面临电子元件老化、零部件生锈、机械部件磨损等情况。

因此为保持机床能够保持较好的状态，应定期对机床进行周期性的保养，对数控机床的精度进行检测和补偿。

检测几何精度

通常在加工中心机床的几何精度检测项目中，对直线运动轴的直线度检测项目所选用的工具是平尺和千分表，一般是测试运动部件在垂直于其运动轴的其他两个坐标轴上的线性偏差。

在一台常见的普通立式数控加工中心为例，对其集合精度的检测内容主要包括对机床工作台面的平面度，运动轴在空间坐标各方向移动的相互垂直度。

主轴在中心孔径向的跳动，主轴、回转轴轴心线与机床工作台面的垂直度。

机床运动轴在X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度;X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;主轴箱在延z轴的坐标方向移动时的直线度以及与主轴的轴心线的平行度，主轴的轴向窜动等。

检测位置精度

数控机床所需要的定位精度可以分为定位精度、反向偏差精度和重复定位精度三项。

定位精度主要的内容指的是数控机床的工作台面或者机床的其他运动部件，在生产中实际的运动位置与程序指令位置相一致的程度;其不一致程度的差量就是定位误差。

在机床各系统中，伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，以及运动部件导轨的几何误差都是造成定位误差的'重要因素，定位误差是会对机床加工零件的尺寸精度产生直接影响。

3、提高机床精度的措施

提高设计水平

目前我们大量使用的数控机床是以国产机床为主，机床的生产企业基本上的都具有部分的自主研发能力，可以自行设计、制造、改进产品的主体部分，机床的功能件部分人需外购。

闭眼机床局部因受力过大而造成较大变形，影响加工精度。

机床主动轴在使用过程中要受到耐磨性和温度升高的影响，因此对其温度特性进行优化设计可以有效的保持机床的加工精度。

通常在对主轴系统设计的是有，会将对机床加工精度造成较大影响的构件安装到一个与主动轴中心相交，而且与机床底座想垂直的安装面上，然后在主轴箱的两侧对称的安装其他构件，这样可以有效的改善机床因受热对加工精度。

提高机床几何精度

数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用，因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度，选择适合的加工负荷。

在机床加工零件的过程中，主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高，它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差，会造成轴承滚到的变形，严重影响到轴承的旋转精度。

所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。

数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态，通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。

该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。

综合提高加工精度

数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程，对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题，不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。

在生产制造环境，应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素，消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。

然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定，可有效的提升机床的加工精度。

4、结束语

目前我们国内采用数控机床虽然比传统的加工机床有更高的加工精度，但是与世界先最先进的数控设备还有这很大的差距。

在现有的条件加，为提高机床的加工质量，保持更高的加工精度，需要对生产工艺精益求精，不断提高设计制作能力。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准GB/T16462-2007，数控车床和车削中心检验条件[S]

在互换中学到互换性是机械产品中同一规格的一批零件或部件，用其中一件，不需要做任何挑选、调整或辅助加工（如钳工修配），就能进行装配，并能保证满足机械产品的使用性能要求的一种特性。互换性生产是随着大批量生产而发展和完善起来的，它不仅在大批量生产中广为采用，而且在生产由单一品种的大批量生产，逐步向多品种、小批量生产的发展中，以及由传统的生产方式向现代化的数字控制（NC），计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）及柔性生产系统（FMC）和更先进的计算机综合自动化生产系统（CIMS）的逐步过渡中也仍然起重要的作用。

互换性；标准化；精度设计；教学模式论文摘要：针对《互换性与测量技术》教学中标准的贯彻、应用与精度设计的关系提出看法，指出在强调精度设计的同时不能淡化互换性和标准化的意义；目前本课程有多种教学模式，为保持本学科的系统性和完整性，笔者认为本课程仍应单独设置；实验课应加强学生精度设计与标准应用能力的培养。近年来，围绕《互换性与测量技术》课程内容与体系的改革，不少高校已将《互换性与测量技术》课程改为《几何精度设计与检测》，其目的在于培养学生的综合设计能力。基于这一思路，不少教材压缩和淡化了互换性标准的相关内容，力图改变过去传统教学中以贯彻标准为主线的灌输式教学方式。笔者认为这种思路应充分肯定，但对如何处理好互换性标准贯彻与提高学生精度设计能力的关系，笔者想就此谈一些自己的看法。一、关于互换性与精度设计在课程中的定位问题互换性与精度设计确实是两个完全不同的概念。互换性是指同一规格的零部件按规定的技术要求制造，不需经过任何挑选或修配就能够互相替换使用，而且替换后能达到规定的功能要求。精度设计则要求经济地满足零件的功能要求，无论零件是否要求互换，必须规定一定的公差。公差大，精度低，则加工容易，公差小，精度高，则加工难度大。互换性是对重复生产零件的要求，只要按照统一的设计生产，就可实现互换性，互换性要靠公差来保证。互换性给定公差强调的是统一，精度设计给定公差强调的则是合理。由于现代工业生产具有互换性高的特点，公差必须标准化，标准化是互换性生产的基础。而精度设计不论从设计还是制造角度也都需要遵循标准化的原则。所以，以标准化为基础的互换性与精度设计是很难分开的。《互换性与测量技术》的主要内容是尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度。工程应用的目标是在机械图上合理标注。合理标注的实质是合理的精度设计，所以本课程的核心还是精度设计，新的教学体系应该加强精度设计的概念，提高学生的综合设计能力。不过我们在强调精度设计的时候不能淡化互换性与标准化的重要意义。由于互换性在产品设计制造和使用维修过程中的巨大作用，已成为现代制造业中一个普遍运用的原则。精度设计在很大程度上是在满足零件的功能要求的前提下对互换性标准的选择与应用，即使不要求互换的场合，在设计制造等各种环节，也需要遵循互换性与标准化的原则。《互换性与测量技术》课程具有很强的应用性，尤其关于互换性与标准化方面的内容，在生产实际中有着大量的运用，但在其他课程中鲜有介绍，学生普遍缺乏这方面知识。随着全球经济一体化的到来，我国各项标准逐步与国际接轨，掌握标准化知识已成为时代的需要。这有利于开阔学生的眼界和知识面，对将来从事工程技术与管理工作非常有益，符合企业对人才知识结构的要求。所以笔者认为：在本课程的教学中，不应将互换性与精度设计人为地分割开来，应让学生在充分了解互换性原则和各项基础标准的前提下合理地进行精度设计。当然笔者并不赞同把《互换性与测量技术》课程变成纯粹的标准宣讲课，而应重在培养学生的综合设计能力与标准应用能力，对原来的教学模式应当进行改革。