【文章內(nèi)容簡介】 而增大。隨車刀主偏角的增大而減小。所以，在編制加工程序時(shí)，應(yīng)相應(yīng)改變其軸向位移長度。刀具幾何參數(shù)對(duì)此類零件的徑向尺寸無影響。 提高刀具的性能在切削過程中，刀具的切削部分要承受很大的壓力、摩擦、沖擊和很高的溫度。因此，刀具材料必須具備高硬度、高耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性，還需具有高的耐熱性（紅硬性） ，即在高溫下仍能保持足夠硬度的性能，才能保證在高溫高壓力下仍能加工出很高精度的零件。常用車刀材料主要有高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼又稱鋒鋼、是以鎢、鉻、釩、鉬為主要合金元素的高合金工具鋼。高速鋼淬火后的硬度為 HRC63～67，其紅硬溫度 550℃～600℃,允許的切削速度為 25～30m/min。高速鋼有較高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，可以進(jìn)行鑄造、鍛造、焊接、熱處理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨質(zhì)量較高，故多用來制造形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、鉸刀、銑刀等，亦常用作低速精加工車刀和成形車刀。硬質(zhì)合金是用高耐磨性和高耐熱性的 WC（碳化鎢） 、TiC（碳化鈦）和Co（鈷）的粉末經(jīng)高壓成形后再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)而制成的，其中 Co 起粘結(jié)作用，硬質(zhì)合金的硬度為 HRA89～94（約相當(dāng)于 HRC74～82） ，有很高的紅硬溫度。在800～1000℃的高溫下仍能保持切削所需的硬度，硬質(zhì)合金刀具切削一般鋼件的切削速度可達(dá) 100～300m/min，可用這種刀具進(jìn)行高速切削，其缺點(diǎn)是韌性較差，較脆，不耐沖擊，硬質(zhì)合金一般制成各種形狀的刀片，焊接或夾固在刀體上使用。7 / 34 提高刀具對(duì)零件的加工精度就是在加工時(shí)，注意觀察機(jī)床刀具是否發(fā)出異常聲音（很尖銳的叫聲）和刀具是否產(chǎn)生火花和變紅，若此時(shí)有一種聲音出現(xiàn)，那就代表刀具應(yīng)該重磨一下。提高刀具對(duì)零件的加工精度還有以下其它方法。刀具誤差的消除方法 消除方法：編程時(shí)，調(diào)整刀尖的軌跡，使得圓弧形刀尖實(shí)際加工輪廓與理想輪廓相符。即通過簡單的幾何計(jì)算，將實(shí)際需要的圓弧形刀尖的軌跡換算出假想、刀尖的軌跡。8 / 343 數(shù)控車床的制造精度 機(jī)床的幾何制造精度機(jī)床的幾何制造精度是指機(jī)床在不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機(jī)床的幾何制造精度對(duì)加工精度有重要的影響，因此是評(píng)定機(jī)床精度的主要指標(biāo)。機(jī)床制造精度檢測的主要內(nèi)容包括：直線運(yùn)動(dòng)的平行度、垂直度；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸向及徑向跳動(dòng)；主軸與工作臺(tái)的位置精度等。數(shù)控機(jī)床的制造精度綜合反映機(jī)床各關(guān)鍵零部件及其組裝后的幾何形狀誤差。機(jī)床幾何精度的許多項(xiàng)目相互影響，必須在精調(diào)后一次性完成。 如何提高機(jī)床導(dǎo)軌的制造精度機(jī)床導(dǎo)軌的功用是起導(dǎo)向及支承作用，它的精度、剛度及結(jié)構(gòu)形式等對(duì)機(jī)床的加工精度和承載能力有直接影響。為了保證數(shù)控機(jī)床具有較高的加工精度和較大的承載能力，要求其導(dǎo)軌具有較高的導(dǎo)向精度、足夠的剛度、良好的耐磨性、良好的低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，同時(shí)應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、調(diào)整和維護(hù)。在加工機(jī)床床身導(dǎo)軌面時(shí)首先保證重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)以該表面為粗基準(zhǔn)。既應(yīng)先以導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)加工床腳平面，然后再以床腳平面為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，因?yàn)闄C(jī)床導(dǎo)軌要求硬度高而且金屬組織均勻，在其毛壞鑄造時(shí)，導(dǎo)軌面向下放置，使其表層金屬組織細(xì)致均勻，沒有氣孔、夾砂等缺陷。因此，希望在加工時(shí)只切去一層薄面均勻的余量，保留組織細(xì)密耐磨的表層。由些可得在提高機(jī)床的制造精度時(shí)，加工工藝是十分重要的。應(yīng)合理選擇適當(dāng)?shù)募庸すに囘M(jìn)行加工。 機(jī)床夾具對(duì)數(shù)控車床的影響夾具的制造誤差與磨損包括三個(gè)方面：（1）定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具體等的制造誤差；（2）夾具裝配后，定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)等元件工作表面間的相對(duì)尺寸誤差；（3）夾具在使用過程中定位元件、刀具導(dǎo)向元件工作表面的磨損。這些誤差將直接影響到工件加工表面的位置精度或尺寸精度。一般來說，夾具誤差對(duì)加工表面的位置誤差影響最大，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，凡影響工件精度的9 / 34尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制其制造誤差，一般可取工件上相應(yīng)尺寸或位置公差的1∕2~1∕5 作為夾具元件的公差。 工件的安裝誤差對(duì)數(shù)控的影響工件的安裝誤差是由定位誤差、夾緊誤差和夾具誤差等三項(xiàng)組成。其中，夾具誤差如上所述，此處不再贅述。夾緊誤差是指工件在夾緊力作用下發(fā)生的位移，其大小是工件基準(zhǔn)面至刀具調(diào)整面之間距離的最大與最小尺寸之差。它包括工件在夾緊力作用下的彈性變形、夾緊時(shí)工件發(fā)生的位移或偏轉(zhuǎn)而改變了工件在定位時(shí)所占有的正確位置、工件定位面與夾具支承面之間的接觸部分的變形。定位誤差多數(shù)是定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致的。應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。10 / 344 減少機(jī)床的熱變形在內(nèi)外熱源的影響下，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系遭到破環(huán)，也使機(jī)床精度下降。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，因?yàn)槿考庸み^程是計(jì)算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴(yán)重。為了減少熱變形，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中通常采用以下措施。機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機(jī)中分離出去。在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機(jī)床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機(jī)床的發(fā)熱部位強(qiáng)制冷卻，也可以在機(jī)床低溫部分通過加熱的方法，使機(jī)床各點(diǎn)的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。11 / 345 數(shù)控車床的位移檢測裝置位移檢測裝置是閉環(huán)和半閉環(huán)控制的 CNC 系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是檢測執(zhí)行部件的位移，并將其反饋至 CNC 裝置，構(gòu)成位移閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部件位置的準(zhǔn)確控制，保證刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此位移檢測裝置對(duì)數(shù)控車床的精度及為重要。采用閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其加工精度主要取決于位移檢測裝置的精度。因此必須盡量提高位移檢測裝置的精度。位移檢測裝置的精度指標(biāo)主要有精度和分辨率兩項(xiàng)。精度是指在一定長度或轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)測量積累誤差的最大值，目前直線位移檢測精度一般已達(dá)177。（∽）mm/m,轉(zhuǎn)角位移測量精度可達(dá)177。10/360176。系統(tǒng)分辨率是測量元件所能正確檢測的最小位移量，目前直線位移的分辨率多數(shù)為∽。轉(zhuǎn)角位移分辨率為 2。位移檢測裝置分辨率的選取通常和脈當(dāng)量的選取方法一樣，數(shù)值也相同，取機(jī)床加工精度的 1/3∽1/10。本章只舉例說明直線光柵位移檢測器。直線光柵 1 長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu) 光柵分為物理光柵和計(jì)量光柵，物理光柵刻線細(xì)密，用于光譜分析和光波波長的測定。計(jì)量光柵，比較而言刻線較粗，但柵距也較小，在～ 之間，主要用在數(shù)字檢測系統(tǒng)。2．工作原理 以透射光柵為例，當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度 θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的照射下，位于幾乎垂直柵紋上，形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” （見圖 ） 。嚴(yán)格的說，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條紋暗之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以 W 表示。莫爾條紋具有以下特征： 12 / 34圖 莫爾條紋（1）莫爾條紋的變化規(guī)律 兩光柵相對(duì)移過一個(gè)柵距，莫爾條紋移過一個(gè)條紋間距。由于光的衍射與干涉作用，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正（余）弦函數(shù)，變化周期數(shù)與兩光柵相對(duì)移過的柵距數(shù)同步。 （2）放大作用 在兩光柵柵線夾角 θ 較小的情況下，莫爾條紋寬度 W 和光柵柵距 d、柵線夾角 θ 之間有下列關(guān)系： W=d/2sin(θ/2) 式中 θ 的單位為 rad，W 的單位為 mm。由于 θ 角很小，sinθ ≈ θ ，則 W≈θ/d 。若 d = ，θ= ，則由上式可得 W =1mm，即把光柵距轉(zhuǎn)換成放大 100 倍的莫爾條紋寬度。 （3）均化誤差作用 莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成，例如 100 線/mm的光柵，10mm 寬的莫爾條紋就由 1000 條線紋組成，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了，消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。13 / 346 提高數(shù)控車床的系統(tǒng)精度 位置精度的測量和補(bǔ)償大量統(tǒng)計(jì)資料表明:%以上的新機(jī)床,安裝時(shí)都不符合其技術(shù)指標(biāo)；90%使用中的數(shù)控機(jī)床處于失準(zhǔn)工作狀態(tài)。因此,對(duì)機(jī)床工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)機(jī)床精度進(jìn)行經(jīng)常的測試是非常必要的,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題,提高零件加工精度。目前數(shù)控機(jī)床位置精度的檢驗(yàn)通常采用國際標(biāo)準(zhǔn) ISO2302 或國家標(biāo)準(zhǔn)GB1093189 等。同一臺(tái)機(jī)床，由于采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，所得到的位置精度也不相同，因此在選擇數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)時(shí)，也要注意它所采用的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控機(jī)床的位置精度通常指各數(shù)控軸的反向偏差和定位精度。對(duì)于這二者的測定和補(bǔ)償是提高加工精度的必要途徑。 反向偏差測量和補(bǔ)償在數(shù)控機(jī)床上，由于各坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件(如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等)的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標(biāo)軸在由正向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動(dòng)量。對(duì)于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床, 反向偏差的存在就會(huì)影響到機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度, 從而影響產(chǎn)品的加工精度。如在 G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí), 反向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度, 若偏差過大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形；而在 G00 快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏