機(jī)床商務(wù)網(wǎng)
技術(shù)文章
決定機(jī)床精度的關(guān)鍵因素
閱讀：1884 發(fā)布時間：2012-8-29
決定經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素：
*達(dá)到高精度
機(jī)床精度受溫度影響zui重要的部位是進(jìn)給驅(qū)動。高的速度和大的加速度使?jié)L珠絲杠發(fā)熱，絲杠膨脹。如果沒有相應(yīng)位置測量技術(shù)，幾分鐘時間的定位誤差就能達(dá)到100µm。因此，公差要求嚴(yán)格的工件只能在熱特性好的的機(jī)床上加工，即使加工工藝非常不同也必須這樣。
進(jìn)給驅(qū)動的位置測量
原則上用進(jìn)給絲杠的螺距和安裝在絲杠上的旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺可以測量直線NC軸的位置。
進(jìn)給絲杠上有旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，滾珠絲杠有兩個功能：作為驅(qū)動系統(tǒng)，它必須傳遞大驅(qū)動力；但為實(shí)現(xiàn)高精度定位，還要求它的螺距高，重復(fù)性好。但是，位置控制環(huán)只有提供絲杠旋轉(zhuǎn)速度和每轉(zhuǎn)細(xì)分信息的旋轉(zhuǎn)編碼器測量設(shè)備。這種情況下，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的磨損和溫度導(dǎo)致的位置變化未包括在測量值中。
驅(qū)動系統(tǒng)存在無法避免的定位誤差，并嚴(yán)重影響工件質(zhì)量。如果用直線光柵尺測量滑座位置，位置控制環(huán)就包括全部進(jìn)給機(jī)構(gòu)。這時，機(jī)床運(yùn)動傳遞元件的軸向間隙和誤差就不能影響位置測量精度。測量精度只取決于直線光柵尺精度和安裝位置。
整體構(gòu)件加工舉例
典型整體構(gòu)件在高性能的高速切削（HSC）機(jī)床上用高速進(jìn)給和高速切削加工。不同的粗銑和精銑進(jìn)給速度使?jié)L珠絲杠膨脹系數(shù)非常不同。如果進(jìn)給驅(qū)動沒有使用直線光柵尺，小批量和短交貨期生產(chǎn)時，每個加工零件的尺寸就會不同。因此，熱膨脹可能使加工公差無法達(dá)到要求。用10m/min進(jìn)給速度銑端面時，滾珠絲杠發(fā)熱。左側(cè)為工作臺，右側(cè)為伺服電機(jī)。溫度記錄圖顯示溫度為25°C（深藍(lán)色）至40°C（黃色）。
小批量和單件生產(chǎn)海德漢公司的直線光柵尺提高了加工精度,速度測量,位置測量,如果使用直線光柵尺，這些誤差就可以避免，滾珠絲杠的熱膨脹影響可被*補(bǔ)償。
圖示的測試結(jié)果非常清楚地顯示不用直線光柵尺加工時發(fā)熱導(dǎo)致的誤差。飛機(jī)鋁聯(lián)桿是用鋁坯銑削10mm深加工的。在工件上方進(jìn)行20個空刀循環(huán)后，銑削聯(lián)桿下端。從工件端頭邊線可以非常清楚地看出進(jìn)給軸的溫度變化影響。測試中使用直線光柵尺加工的工件則無這個邊線。因此可以保證*件就能實(shí)現(xiàn)高精度。
模具加工的影響
模具加工對形狀精度要求很高。同時，還必須使用高速進(jìn)給以縮短加工時間。*和zui后一道路徑必須吻合以避免高速進(jìn)給節(jié)省的的時間將被大量修復(fù)工作抵消。加工測試件形狀為瓦茨曼山峰形狀。為直觀體會使用直線光柵尺和不用直線光柵尺加工該模具的差別，特意從工件中間開始加工。*和zui后一道路徑相鄰，可見的邊線清楚地反映了溫度變化影響。使用直線光柵尺的機(jī)床，瓦茨曼山峰形狀就沒有這條邊線。
進(jìn)給軸的位置測量方法,自由形狀表面的瓦茲曼山峰：左側(cè)為無直線光柵尺情況，右側(cè)為使用直線光柵尺情況
結(jié)論：如果機(jī)床具有高熱穩(wěn)定性，可以非常成功地完成生產(chǎn)訂單。進(jìn)給軸必須在整個行程上具有要求的精度，其中包括速度和切削力的大幅變化時。這些要求都能通過使用直線光柵尺的機(jī)床滿足。
聯(lián)桿，用相同毛坯加工兩次
無直線光柵尺（左）：有清晰的溫度變化造成的邊線
用直線光柵尺（右）：無因溫度溫度變化造成的邊線v
*達(dá)到高精度
機(jī)床精度受溫度影響zui重要的部位是進(jìn)給驅(qū)動。高的速度和大的加速度使?jié)L珠絲杠發(fā)熱，絲杠膨脹。如果沒有相應(yīng)位置測量技術(shù)，幾分鐘時間的定位誤差就能達(dá)到100µm。因此，公差要求嚴(yán)格的工件只能在熱特性好的的機(jī)床上加工，即使加工工藝非常不同也必須這樣。
進(jìn)給驅(qū)動的位置測量
原則上用進(jìn)給絲杠的螺距和安裝在絲杠上的旋轉(zhuǎn)編碼器或直線光柵尺可以測量直線NC軸的位置。
進(jìn)給絲杠上有旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，滾珠絲杠有兩個功能：作為驅(qū)動系統(tǒng)，它必須傳遞大驅(qū)動力；但為實(shí)現(xiàn)高精度定位，還要求它的螺距高，重復(fù)性好。但是，位置控制環(huán)只有提供絲杠旋轉(zhuǎn)速度和每轉(zhuǎn)細(xì)分信息的旋轉(zhuǎn)編碼器測量設(shè)備。這種情況下，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的磨損和溫度導(dǎo)致的位置變化未包括在測量值中。
驅(qū)動系統(tǒng)存在無法避免的定位誤差，并嚴(yán)重影響工件質(zhì)量。如果用直線光柵尺測量滑座位置，位置控制環(huán)就包括全部進(jìn)給機(jī)構(gòu)。這時，機(jī)床運(yùn)動傳遞元件的軸向間隙和誤差就不能影響位置測量精度。測量精度只取決于直線光柵尺精度和安裝位置。
整體構(gòu)件加工舉例
典型整體構(gòu)件在高性能的高速切削（HSC）機(jī)床上用高速進(jìn)給和高速切削加工。不同的粗銑和精銑進(jìn)給速度使?jié)L珠絲杠膨脹系數(shù)非常不同。如果進(jìn)給驅(qū)動沒有使用直線光柵尺，小批量和短交貨期生產(chǎn)時，每個加工零件的尺寸就會不同。因此，熱膨脹可能使加工公差無法達(dá)到要求。用10m/min進(jìn)給速度銑端面時，滾珠絲杠發(fā)熱。左側(cè)為工作臺，右側(cè)為伺服電機(jī)。溫度記錄圖顯示溫度為25°C（深藍(lán)色）至40°C（黃色）。
小批量和單件生產(chǎn)海德漢公司的直線光柵尺提高了加工精度,速度測量,位置測量,如果使用直線光柵尺，這些誤差就可以避免，滾珠絲杠的熱膨脹影響可被*補(bǔ)償。
圖示的測試結(jié)果非常清楚地顯示不用直線光柵尺加工時發(fā)熱導(dǎo)致的誤差。飛機(jī)鋁聯(lián)桿是用鋁坯銑削10mm深加工的。在工件上方進(jìn)行20個空刀循環(huán)后，銑削聯(lián)桿下端。從工件端頭邊線可以非常清楚地看出進(jìn)給軸的溫度變化影響。測試中使用直線光柵尺加工的工件則無這個邊線。因此可以保證*件就能實(shí)現(xiàn)高精度。
模具加工的影響
模具加工對形狀精度要求很高。同時，還必須使用高速進(jìn)給以縮短加工時間。*和zui后一道路徑必須吻合以避免高速進(jìn)給節(jié)省的的時間將被大量修復(fù)工作抵消。加工測試件形狀為瓦茨曼山峰形狀。為直觀體會使用直線光柵尺和不用直線光柵尺加工該模具的差別，特意從工件中間開始加工。*和zui后一道路徑相鄰，可見的邊線清楚地反映了溫度變化影響。使用直線光柵尺的機(jī)床，瓦茨曼山峰形狀就沒有這條邊線。
進(jìn)給軸的位置測量方法,自由形狀表面的瓦茲曼山峰：左側(cè)為無直線光柵尺情況，右側(cè)為使用直線光柵尺情況
結(jié)論：如果機(jī)床具有高熱穩(wěn)定性，可以非常成功地完成生產(chǎn)訂單。進(jìn)給軸必須在整個行程上具有要求的精度，其中包括速度和切削力的大幅變化時。這些要求都能通過使用直線光柵尺的機(jī)床滿足。
聯(lián)桿，用相同毛坯加工兩次
無直線光柵尺（左）：有清晰的溫度變化造成的邊線
用直線光柵尺（右）：無因溫度溫度變化造成的邊線v