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21世纪的数控机床 提高精度是关键
点击次数:1234 发布时间:2013-11-18
 
  一直以来,机床制造业的们梦想着将机器人的灵活性好、工作区域大与传统机床精度、刚性高的优点结合在一起。
  
  20世纪70年代初世界上出现了*批电气机器人,在一些极其单调和危险的工作领域,被用来替代人体劳动。这种机器人应用的就是串联技术,其技术优势是工作终端能够向各方向运动,具有足够的动态性能和灵活性,可到达要求的工作区域,但其精度和刚性较差。
  
  影响数控机床精度的因素:
  
  加工精度是评价机床特性的重要指标之一,也可用误差来间接描述,可从归为两个方面:
  
  1、根据误差随时间的变化特性,将其分为静态误差和动态误差。静态误差,是指在不考虑刀具变形的情况下,数控机床在恒定栽荷下处于静力平衡状态时末端刀具的位恣,与机床不受载荷情形下末端刀具位姿的差异。它主要受机床结构参数误差、零部件载变形量的影响。加工过程中的热变形,同样会引起末端刀具位姿的偏差,它是一种变化缓慢的、准静态的误差源。
  
  动态误差,是指机床处于动态切削力作用下时,切削力的波动性、驱动力的波动性零部件及机床系统的柔性等引起的振动、冲击等,导致末端刀具位姿与理想位姿的偏差。
  
  2、根据引起误差的要素,将其分为几何误差和物理误差。
  
  几何误差,是指组成机床的各个五一节存在几何尺寸上的误差,一般只从刚体运动学上考虑。零部件制造公差、安装误差、驱动关节位移误差等属于几何误差。物理误差,是指环境因素引起的误差,如温度变化、受力等导致机床末端执行器的误差。
  
  目前,针对几何误差源对精度的影响规律的研究比较深入,而对物理误差源对精度影响规律的研究则比较笼统。要获得符合实际切削加工过程的精度变化规律,一个重要的途径就是分析动态载荷对加工精度的影响,包括载荷的影响(系统的静刚度问题)和载荷动态变化的影响(系统动刚度问题)和载荷的动态变化引起的振动对精度的影响。
  
  提高数控机床精度的对策
  
  由于各误差源之间的耦合作用,因此机床的精度是由综合误差决定的,有时消除或减小单项误差往往不能获得预期的效果。不仅要对单项误差对精度的影响规律作进一步研究,还要对各单项误差的耦合、综合效应进行研究。可以从以下几个方面入手:
  
  1、在几何误差的研究上,矢量环路分析法比较成熟,蛤需进一步提高结构参数的有效测量及标定精度。
  
  2、在静刚度特性方面,目前在实际试验中多采用预载以消除间隙的影响,但在动刚度特性方面,由于切削载荷动态变化,间隙成为一个随机量,因此可用概率方法。
  
  3、在动态特性,尤其是振动的影响方面,对过大量试验获得振动特性参数。
  
  4、建立综合误差模型。在几何误差的基础上,考虑刚度特性引起的变形量及zui终的偏差量,从理论上讲,只需要将其折算为位置误差或杆长误差即可。但要将振动引起的偏差量综合考虑进行,需要考察其有关机理,因为它是高频变化量。
 
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