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详解数控车对刀误差及解决方法!

版权所有:哈尔滨东安利峰刀具有限公司

详解数控车对刀误差及解决方法!

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一、数控加工过程中产生的加工误差

1、编程误差

主要是数控编程时数控系统产生的插补误差主要由于用直线段或圆弧段避近零件轮廓时产生的。这是影响零件加工精度的一个重要因素。可以靠增加插补节点数解决但会增加编程工作量。

2、刀尖圆弧误差

在切削内孔、外因或端面时刀尖圆弧不影响其尺寸、形状但在加工锥面或圆弧时受刀尖圆弧影响造成过切或少切。此误差可通过测量刀尖圆弧半径采用刀具半径补偿功能来消除误差。

3、测量误差

主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响导致的实测尺寸不准确。此误差可弥补。

4、对刀误差

此误差主要产生在对刀过程中刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响。解决办法是合理选择进给修调比例尤其是当刀具靠近起刀点位置时采用最小挡进给修调使刀具精确定位于起刀点位置。

5、机床系统误差

受机床本体影响产生的形位公差此公差一般不可调整伺服单元驱动装置产生的重复定位误差主要由系统受机床脉冲当量大小、均匀度及传动路线影响这些误差量很小且稳定只有在精密加工时应予以考虑。

二、数控加工对刀方法

数控加工的对刀对其处理的好坏直接影响到加工零件的精度还会影响数控机床的操作。所谓对刀就是在工件坐标系中使刀具的刀位点位于起刀点(对刀点)使其在数控程序的控制下由此刀具所切削出的加工表面相对于定位基准有正确的尺寸关系从而保证零件的加工精度要求。在数控加工中对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀等。

1、试切法

根据数控机床所用的位置检测装置不同试切法分为相对式和绝对式两种。在相对式试切法对刀中可采用三种方法一是用量具(如钢板尺等)直接测量对准对刀尺寸这种对刀方法简便但不精确二是通过刀位点与定位块的工作面对齐后移开刀具至对刀尺寸这种方法的对刀准确度取决于刀位点与定位块工作面对齐的精度三是将工件加工面先光一刀测出工件尺寸间接算出对刀尺寸这种方法最为精确。在绝对式试切法对刀中需采用基准刀然后以直接或间接的方法测出其他刀具的刀位点与基准刀之间的偏差作为其他刀具的设定刀补值。以上试切法采用试切——测量——调整(补偿)的对刀模式故占用机床时间较多效率较低但由于方法简单所需辅助设备少因此广泛被用于经济型低档数控机床中。

2、对刀仪对刀

对刀仪对刀分为机内对刀仪对刀和机外对刀仪对刀两种。机内对刀仪对刀是将刀具直接安装在机床某一固定位置上(对车床刀具直接安装在刀架上或通过刀夹再安装在刀架上)此方法比较多地用于车削类数控机床中。而机外对刀仪对刀必须通过刀夹再安装在刀架上(车床)连同刀夹一起预先在机床外面校正好然后把刀装上机床就可以使用了此方法目前主要用于镗铣类数控机床中如加工中心等。采用对刀仪对刀需添置对刀仪辅助设备成本较高装卸刀具费力但可节省机床的对刀时间提高了对刀精度一般用于精度要求较高的数控机床中。

3ATC对刀

AIC对刀是在机床上利用对刀显微镜自动计算出刀具长度的方法。由于操纵对刀镜以及对刀过程还是手动操作和目视故仍有一定的对刀误差。与对刀仪对刀相比只是装卸刀具要方便轻松些。自动对刀是利用CNC装置的刀具检测功能自动精确地测出刀具各个坐标方向的长度自动修正刀具补偿值并且不用停顿就直接加工工件。与前面的对刀方法相比这种方法减少了对刀误差提高了对刀精度和对刀效率但需由刀检传感器和刀位点检测系统组成的自动对刀系统而且CNC系统必须具备刀具自动检测的辅助功能系统较复杂投入资金大一般用于高档数控机床中。

4、自动对刀

自动对刀是利用CNC装置的刀具检测自动修正刀具补偿值功能自动精确地测出刀具各个坐标方向的长度并且不用停顿就直接加工工件。自动对刀亦称刀尖检口功能在加工中心上一次安装工件后需用刀库中的多把刀具加工工件的多个表面。为提高对刀精度和对刀效率一般采用机外对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀等方法其中机外对仪对刀一般广泛用于中档铿铣类加工中心上。在采用对刀仪对刀时一般先选择基准芯棒对准好工件表面以确定工件坐标原点然后选择某一个方便对刀的面采用动态(刀转)对刀方式。

三、加工误差的原因及采取的措施

1、产生误差原因

概括起来,产生对刀误差的原因有:

1)当用试切法对刀时对刀误差主要来源于试切工件之后的测量误差和操作过程中目测产生的误差。

2)当使用对刀仪、对刀镜对刀和自动对刀时误差主要未源于仪器的制造、安装和测量误差另外使用仪器的技巧欠佳也会造成误差。

3)测量刀具时是在静态下进行的而加工过程是动态的同时要受到切削力和振动外力的影响使得加工出来的尺寸和预调尺寸不一致。此项误差的大小决定于刀具的质量和动态刚度。

4)在对刀过程中大多时候要执行机床回参考点的操作在此过程中可能会发生零点漂移而导致回零误差从而产生对刀误差。

5)机床内部都有测量装置最小度量单位的大小也与误差有关。一般说来最小度量单位大的测装置其误差就大最小度量单位小的测量装置其误差就小。

2、减少误差的主要措施

减小对刀误差的主要措施有:

1)当用试切法对刀时操作要细心。对刀后还要根据刀具所加工零件的实际尺寸和编程尺寸之间的误差来修正刀具补偿值还要考虑机床重复定位精度对对刀精度的影响以及刀位点的安装高度对对刀精度的影响。

2)当使用仪器对刀时要注意仪器的制造、安装和测量精度。要掌握使用仪器的正确方法。

3)选择刀具时要注意刀具的质量和动态刚度。

4)定期检查数控机床零点漂移情况注意及时调整机床。

通过采用试切法与近似定值法法对零件进行加工每种方法均加工五个零件。分别测量其轴向尺寸与其中一个径向尺寸求尺寸偏差绝对值的平均值平均值大的那一组工件说明其对刀误差较大。如果零件的轴向尺寸精度要求高的话不要用手动测量的试切对刀因为测量时的人为误差难以避免可用系统自动测量的那种试切对刀方法不过也要看系统测量精度是否与需要保证的尺寸精度。如果零件的径向尺寸要求较高尽量不要用近似定值法对刀此对刀方法很难保证刀剪准确的对准工件旋转中心。不过这种方法对刀零件的轴向尺寸不会有太大的误差因为对刀时的轴向尺寸是系统自动测量的避免了人为误差的介入。