数控龙门机床精度的稳定性

                          数控龙门机床精度的稳定性

马倩 ,刘秋华

格力智能装备有限公司  广东省珠海市  519600

摘要：

数控龙门的精度稳定性一直是众多专家研究的重点项目，因长期运行，数控龙门在加工过程中，加工工件如果超负荷运行，就存在龙门震动，X轴、Y轴、Z轴精度发生变化，多少对数控龙门有一定的偏移，而数控龙门的参数设置好后一直不改，加工后的精度就变了，所以我们要进行研究龙门精度的稳定性。

关键词：数控龙门；稳定性

引言：

   数控龙门的精度涉及到加工零件的精度，取决于龙门的精度，龙门的精度一直是关注的重点，龙门一般用于粗加工或精加工,尤其是针对精加工的时候,精度要求高,如果加工出来的工件不合格,将影响装配效果,无法装配,重复反工,影响生产进度等一系列问题.数控龙门的精度稳定性的研究起到重要性.

1.本文对研究数控龙门精度的不稳定性的原因：

科学技术的发展以及制造技术的兴起和不断成熟，超高速切削、超精密等技术对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。但日趋复杂的机床设备和工艺环境不可避免的导致故障频发，如系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥等，是数控机床加工精度异常故障的常见原因。影响数控龙门磨床精度稳定性的主要原因为机床基础件材质自身的应力变形、载荷变化引起的受力变形和温度场变化引起的热变形，下面介绍数控机床精度不稳定性出现异常的主要原因有以下几点：

1.1系统参数发生变动 系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理完毕应作适时地调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化，需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。

1.2机械故障精度异常 检查机床精度发生异常时机床运动状态，机床设备的刚性不够会导致振动剧烈，零部件和传动件的润滑故障或是自身质量问题导致精度不够或损坏失灵，引起工件的不规则磨损导致精度误差。

   1.3机床电气参数异常机床设备在加工过程中，由于电气系统出现故障导致的精度异常。如电机存在不稳定现象，抖动比较严重、转速不平稳、轴向偏离等。可适当调整增益参数抑制功能参数，扔未修复需要更换元器件。

1.4机床位置误差异常加工过程中机床机械位置实际定位误差过大，需要对反向间隙及定位精度进行仔细检查包括光栅尺、位置环及系统参数等，更换故障元器件，然后根据实际误差重新补偿。

1.5切削油品性能问题切削油是金属切削工艺必须采用的一种介质，在加工过程中主要起到润滑、冷却、清洗等作用。当使用菜籽油、机械油、再生油这些代替专用切削油时，由于这些非专用油品中不含有硫化极压抗磨添加剂成分，在高温高压作用下导致刀具快速磨损产生精度异常。

1.6人为因素影响精度工件轴心线调试不平行造成刀具过度磨损，切削压力过大或不均匀，异物进入切削部位，没有做好机械润滑保养等因素均会造成切削面的精度问题。以上就是机床设备精度出现问题的常见原因，选择合理的工艺方式、使用质量可靠的原料、选用专用的刀具和切削油等，可以有效改善工艺的精度并提高设备的使用寿命。

1.7数控龙门机床加工件的材料选择基本上是铸铁，部分厂家也有选择焊接钢构件，两种材料内部组织的优劣直接影响零件结构强度及刚性，同时在制造过程中又不同程度的存在铸造应力、焊接应力及加工应力。由于各种应力的随机变化，直接影响机床的几何精度发生改变。因此对于大型数控龙门导轨磨床设计与制造，应开展机床件材料性能的研究，从材料的组织结构及性能的研究上有所突破，同时应深入开展对各种因素产生的应力进行有效处理的工艺技术研究，例如通过各种有效的人工时效处理去除零件应力变形。 　　

1.8机床的几何精度受其上零件载荷力影响较大，而解决该问题需从机床整机静动态特性分析上着手研究。长期以来国内机床设计过程是“经验设计-样机试制-样机测试-改进设计”，这种“感性设计”不仅设计周期长、研制费用高，同时并未从理性上对机床结构刚性进行系统分析，造成大部分机床出现问题后只能修修补补进行事后改进设计，并未从根本上解决问题。目前随着现代化数字设计技术的发展，在机床设计上开展数字化设计的技术研究是势在必行的。 　　

1.9有研究表明，温度场变化引起的机床热变形误差占机床独立误差的40%～70%。温度场变化包括机床环境温度变化和机床内部热源温度变化(如液压系统温升、导轨摩擦发热等)，铸铁的热膨胀系数约为10μm/m℃，以磨削长度为16m的龙门导轨磨床为例，床身上下温差变化0.1℃，其导轨凹凸变化量约为160μm，反映到16m长度工件上的直线度变化量可以达到40-80μm，由此可见，热变形对运动导轨直线度的影响相当大。要减小热变形对机床精度的影响，在机床结构设计时要进行热态优化设计，如采用热膨胀系数低的新型材料、采用对称结构、避开热变形敏感方向、考虑隔热、散热措施等，同时采用冷却、辅助热源等方式对机床热源进行温度控制。热误差补偿技术的应用也有助于减小热变形，其关键在于热误差模型的建立和误差补偿策略的选择。热误差补偿一般采用事后补偿，首先通过各种检测手段对机床加工时产生的误差进行测量，然后根据已建立的误差补偿模型进行误差补偿计算，将计算结果反馈给数控系统来补偿热误差。

2. 解决数控龙门精度不稳定性：

2.1解决数控龙门机械的运动的变形，在设计数控龙门机床，考虑材质问题，选用较好的钢性的，主轴和横梁使用铸件采用失效处后一年再用，X轴、Y轴、Z轴减少机械变形。

  2.2针对系统上不在原点，进行定期检查，三个月进行一次激光补偿程序，达到装配开始的精度，检测加工工件是否有误差，如果有误差检查好加工的刀具、主轴等问题，最终是加工后的精度高，机床的精度才能稳定。

  2.3机床的位置间隙，在装配过程中要求好固定，打好固定胶，减少机床中的间隙，定期对机床的X轴、Y轴、Z轴间隙检查，使用机床的间隙在允许的范围中，减少机床的精度不稳定性，从而使机床的加工精度高，加工后工件无异常。

  2.4 定期对机床的精度进行检查，发现异常及时修复，建立起良好的数控龙门精度的稳定性，使加工后的工件精度良好，从而使装配出的产品精度高。

3.1实现保持数控龙门精度稳定性：

每一台新机开始的时候精度很好，我们要保持持久的精度稳定性，需要做好以下几点：

1、每半年进行一次定位精度和重复定位的检查，如果与新机不符合，需要进行精度补偿；

2、对刀具进行定期的检查，是否有不合格件，要进行处理；

3、对主轴的加工进行维护保养；

4、在选机床的时候要对机床的铸件进行检查，铸件要求一年一上的失效处理，没有失效处理不选用；

5、对机床的加工切削的浓度定期检测，对机床很大磨耗；

结束语：

综上所述，未来随着我国机床技术的不断发展和完善，机床的精度稳定性将会不断的提升，对机床的加工精度制造工艺会更加精益求精，有效推动机床制造业高质量发展。

参考文献：

郑国维. 设备管理与维修工作手册. 北京: 机械工业出版社, 1989: 78~ 126

陈宇．面向可靠性的数控机床维修决策与评价［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１４．"