滚珠丝杠对数控机床误差分析
随着科学技术的进步和数控技术的发展,对机床精度的要求越来越高。误差研究及其补偿技术引起了人们的关注。许多学者在误差研究方面投入了大量工作,并取得了一定的成果。其中,对滚珠丝杠变形误差的研究越来越多。例如,国防科技大学苏时平在博士论文中对滚珠丝杠的进给系统及其微特性进行了深入细致的研究。外国学者研究了滚珠丝杠的高精度、变形、误差控制和跟踪。随着滚珠丝杠应用的推广和人们对高精度要求的提高,越来越多的学者将进一步研究。数控机床误差分析:
误差源分析
在数控加工过程中,零件的机械加工是通过刀具和零件的相对运动在机床上完成的。在切割过程中,刀具和工件之间必须有相对运动,称为切割运动。根据切割运动在切割加工中的作用,分为主运动和进给运动。
主运动是指机床提供的主要运动。主运动使刀具与工件相对运动,使刀具前刀面靠近工件,剥离加工余量。在车床上,主运动是机床主轴的旋转运动,即车削过程中工件的旋转运动。
进给运动是指机床提供的刀具与工件之间的额外相对运动。进给运动与主运动相结合,可形成完整的切削加工。在普通车床上,进给运动是机床刀架(滑板)的直线运动。它可以是纵向移动(沿机床主轴)或横向移动(垂直于机床主轴),但只能是一个方向移动。切割外圆时,车刀沿工件轴线(即主轴轴线的方向)进行纵向运动:切割端面时,车刀应沿垂直方向和机床主轴横向移动。虽然数控车床上进给运动的形式可能不同,但基本原理是一致的。
与普通车床不同,数控车床可以同时向两个方向进给,从而加工出各种母线复杂的转体工件。在切割过程中,加工误差取决于实际加工点与理论加工点的接近程度。典型的数控加工过程系统由机床、刀具、工件、夹具和数控系统五部分组成。工艺系统各部件之间的相互作用完成了零件的加工和制造。同时,各部件之间的功能误差构成了加工系统误差的主要来源。
主要误差如下:①几何误差包括装配过程中积累的误差和使用部件不准确造成的误差,是机床不准确的主要误差源之一。几何误差可能是连续的、滞后的或随机的。
②多轴协调工作中的运动误差。例如,旋转轴和线性运动轴之间的相对运动误差是造成误差的主要来源。
③热变形误差热误差是机床元件因温度升高而膨胀变形,最终导致工件与刀具之间的相对位移,对精密加工的影响最大,尤其是工件尺寸误差和形状误差的比例。
④切削误差包括重力负荷、轴加速和机床振动误差。由于子切削力的作用,机床部件变形,导致工具和工件的相对位置发生变化,最终导致加工误差。
⑤其他误差源包括材料不稳定引起的误差、检测误差、刀具磨损误差、装夹误差、环境误差等。