机床加工精度靠什么来包管？

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手艺答疑

行业动态

宣布时间：

2020-06-24

干机加工这行业，加工精度是挂在嘴边的口头禅，天天都要念叨几遍，见着业内的人谈天了，不出三句一定也要提到加工精度。那么机床的加工精度究竟是靠什么来包管的呢？

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数控机床的加工精度最终要靠机床自己的精度来包管，数控机床精度包括几何精度、定位精度、重复定位精度和切削精度。

几何精度：又称静态精度，是综合反应数控机床要害零部件经组装后的综合几何形状误差。

定位精度：是批注所丈量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能抵达的精度。凭证实测的定位精度数值，可以判断出机床自动加工历程中能抵达的最好的工件加工精度。是指零件或刀具等现实位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差别，差别越小，说明精度越高。是零件加工精度得以包管的条件。

重复定位精度：是指在数控机床上重复运行统一程序代码所获得的位置精度的一致水平。是在在相同条件下（统一台数控机床上，操作要领差别，应用统一零件程序）加工一批零件所获得的一连效果的一致水平。

切削精度：是对机床的几何精度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。

由上述可见，数控机床精度的崎岖分机械和电气两个方面，机械方面如主轴精度，如跳动、母线等；丝杠的精度；加工时夹具的精度，机床的刚性等等。电气方面则主要是控制方法如半闭环，全闭环等，尚有反响和赔偿方法、加工时的插补精度等。以是机床精度崎岖并不取决于机床是不是全闭环。

一、原理介绍

数控机床运动链包括数控装置→伺服编码器→伺服驱动器→电机→丝杠→移动部件，凭证位置检测装置装置位置差别，分为全闭环控制、半闭环控制、开环控制。

1、全闭环控制进给伺服系统

将位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）装置在机床运动部件(如事情台)上，并对移动部件位置举行实时的反响,通过数控系统处置惩罚后将机床状态见告伺服电机,伺服电机通过系统指令自动举行运动误差的赔偿。但由于它将丝杠、螺母副及机床事情台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳固状态调试较量贫困。另外像光栅尺、直线感应同步器这类丈量装置价钱较高，装置重大，有可能引起振荡，以是一样平常机床不使用全闭环控制。

2、半闭环控制进给伺服系统

将位置检测装置装置在驱动电机的端部或是丝杆的端部，用来检测丝杠或伺服马达的回转角，间接测出机床运动部件的现实位置，经反响送回控制系统。由于机械制造水平的提高及速率检测元件和丝杆螺距精度的提高，半闭环数控机床已能抵达相当高的进给精度。大大都的机床厂家普遍接纳了半闭环数控系统。

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二、现实应用

1、全闭环控制系统

位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）有差别精度品级（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm），以是全闭环控制也会有误差，定位精度崎岖受精度品级影响。

位置检测装置热性能（热变形），丈量装置一样平常是非金属质料，热膨胀系数与机床各部件纷歧致，它是机床事情准确度的要害环节，以是必需要解决机床加工历程中的发热问题，以战胜由于温度引起的热变形。高端机床会接纳种种方法，如丝杠中空冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等方法来降低机床加工历程中的热变形。

位置检测装置装置也十分主要，理论上，越靠近驱动轴线（丝杠副），丈量越准确。由于受结构空间限制，光栅尺的装置方法只有两种，一种是装置在近丝杠副侧，另一种是装置在导轨外侧。推荐尽可能选取第一种装置方法，但磨练和维护不利便。反之，选择了高精度的光栅尺，而现实没有抵达数控机床所要求的精度。纵然第一种情形，光栅尺的装置位置较量靠近驱动轴线，可是装置位置事实与驱动轴线有一定距离，这一点距离和驱动时物体的摆动相团结后，对光栅尺的检测控制带来了很大的贫困。当驱动物体向光栅尺装置侧摆动时，光栅尺在检测时误以为移动速率缺乏，系统则给出加速信号，而驱动物体马上向另一侧摆动，光栅尺在检测时又误以为移动速率太快，系统则给出减速信号，这样反重复复运行，居然没有改善数控机床各线性坐标轴的控制，反而加剧了驱动物体的振动，导致了全闭环不如半闭环的奇异征象。

生产情形影响：一样平常机械加工工厂情形较量卑劣，灰尘、振动是常见征象，但光栅尺、直线感应同步器属于细密元器件，事情原理是靠光的反射来丈量相对移动位置，灰尘、振动恰恰是影响丈量精度的最大因素。另外，机床在加工时，切削油雾、水雾较量严重，对光栅尺、直线感应同步器影响很是大。以是要使用全闭环控制系统，除了做好装置密封外，一定要提高生产情形。不然，就会泛起这种征象，刚来的新机床精度不错，但用了不到一年，不但精度下降，机床还经常报警。

2、半闭环控制系统

由于将丈量装置装置在电机或丝杠顶端，较量容易密封，以是对情形没有要求。半闭环控制系统的精度误差主要取决于丝杠的正反向间隙。随着机械加工工艺的提高，现在入口丝杠的制造工艺水平较高，高精度的丝杠副配合基本消除了正反向间隙。另外在装配环节，丝杠副接纳双列反向滚珠丝杠副，可以完全消除正反向间隙。另外，许多机床厂，在机床装配时，将丝杠接纳预拉伸方法，消除了机床热变形对丝杠传动精度的影响。以是现在半闭环控制系统已经能够包管机床抵达很高的精度。

三、结论

综上所述可以看出，在理论上，若是不思量外部因素，全闭环控制比半闭环控制可能会提高基础的定位精度。但若是不可很好的解决机床发热、情形污染、温升、振动、装置等因素，会泛起全闭环不如半闭环的征象。短时间内可能会有用果，但时间一长，灰尘、温度转变对光栅尺的影响，将严重影响丈量反响数据，从而失去作用。同时光栅尺泛起问题后，会爆发报警，造成机床不可事情。

中低端机床，由于思量生产本钱和竞争力，在全闭环控制的配套上都举行了简化，例如密封、温升控制等没有很好的包管。在这种条件下，花较大的本钱，纯粹的设置光栅尺并不可提高机床的精度。

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