机床线切割误差来源包括哪些方面
Time:2023-12-18 16:43:10
关于机床线切割误差来源包括哪些方面的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
机床线切割误差来源包括哪些方面
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机床线切割误差来源包括哪些方面内容
车床主要有两种形式：一种是把车刀固定，加工旋转推进中未成形的工件，另一种是将工件固定，通过工件的高速旋转，车刀（刀架）的横向和纵向移动。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。由于车床的误差直接影响了工件成品的质量，所以如何减少误差一直是车床企业关注的焦点问题，下面就简单的为大家介绍下车床的误差产生的原因有哪些：
1、工艺原理误差
工艺原理误差是由于采用了近似的运动方式或者近似的刀具轮廓而产生的误差，因在原理上存在误差，故称原理误差。只要原理误差在允许范围内，这种方式仍是可行的。
2、机床的几何误差
机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损，都直接影响工件的精度。其中主要是机床主轴回转运动、机床导轨直线运动和机床传动链的误差。
3、刀具的制造误差及弹性变形
弹性形变表现在刀具、机床丝杠副、刀架、加工零件本身等对象的形变，使刀具相对工件出现后退，阻力减小时形变恢复又会出现过切，使工件报废。产生形变的最终原因是这些对象的强度不足和切削力太大。
弹性形变会直接影响零件加工尺寸精度，有时还会影响几何精度（如零件变形时容易产生锥度，因为远离卡盘的位置形变幅度越大），刀具的强度不足，可以设法提高，有时机床和零件本身的强度，是没法选择或改变的，所以只能从减小切削力方面着手，来设**服弹性形变，切深越小、刀具越锋利、工件材料硬度较低、走刀速度减小等都会减小实际切削阻力，都会减轻弹性形变。
4、夹具误差
夹具误差包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差及对刀误差等，这些误差主要与夹具的制造和装配精度有关。
（1）基准不重合误差
当定位基准与工序基准不重合时而造成的加工误差，称为基准不重合误差，其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差。
（2）基准位移误差
工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响，导致定位基准与限位基准不能重合，从而使各个工件的位置不一致，给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差。
5、切削油的质量影响
切削油的性能是否满足工艺的需要直接决定了工件的误差精度，如使用菜籽油、机械油、再生油等非专用油品作为切削油使用会出现刀具磨损快、工件划痕起毛刺、机台起黄袍生锈等问题。
6、转速的影响
正常情况下转速越高，切削的效率越高。但转速、工件直径确定切削线速度，线速度受工件硬度、强度、塑性、含碳量、含难切削合金量和刀具的硬度及几何性能等因素制约，所以要在线速度限制下选择尽可能高的转速。另外转速高低选择要根据不同材质的刀具确定，例如高速钢加工钢件时，转速较低时粗糙度较好，而硬质合金刀具则转速较高时，粗糙度较好。再者，在加工细长轴或薄壁件时，要注意将转速调整避开零件共振区，防止产生振纹影响表面粗糙度。
7、切削要素对表面粗糙度的影响
知道工件材质较硬时，加工后工件表面粗糙度较好，另外当工件材料的可塑性和延展性越高时（如铜材、铝材），就需要刀具越锋利才能加工出比较好的表面粗糙度，灰铸铁加工相对于钢件加工来说，因为成份复杂，含杂质程度高，就需要刀具硬度较高。有些延展性较高强度又较高的合金材料，就需要锋利却又能保证强度的刀具，所以就比较难加工（如不锈钢、镍基耐热合金、钛合金等）。
生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有以下方面：
1）机床进给单位被改动或变化
2）机床各轴的零点偏置（nulloffset）异常
3）轴向的反向间隙（backlash）异常
4）电机运行状态异常，即电气及控制部分故障
5）此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。
1.系统参数发生变化或改动
系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如siemens、fanuc数控系统，其进给单位有公制和英制两种。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。
2.机械故障导致的加工精度异常
一台thm6350卧式加工中心，采用fanuc0i-ma数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中，突然发现z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（z向过切）。调查中了解到：故障是突然发生的。机床在点动、mdi操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一进行检查。
（1）检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系（g54～g59）的校对及计算。
（2）在点动方式下，反复运动z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
（3）检查机床z轴精度。用手脉发生器移动z轴，（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1>d=0.1mm（斜率大于1）；②表现出为d=0.1mm>；d2>d3（斜率小于1）；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等（斜率等于1），恢复到机床的正常运动。
无论怎样对反向间隙（参数1851）进行补偿，其表现出的特征是：除第③阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，第①段的移动距离也越大。
分析上述检查，数控技工培训认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
3.机床电气参数未优化电机运行异常
一台数控立式铣床，配置fanuc0-mj数控系统。在加工过程中，发现x轴精度异常。检查发现x轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸x轴电机时感觉电机抖动比较严重，启停时不太明显，jog方式下较明显。
分析认为，故障原因有两点，一是机械反向间隙较大；二是x轴电机工作异常。利用fanuc系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿；调整伺服增益参数及n脉冲抑制功能参数，x轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。
4.机床位置环异常或控制逻辑不妥
一台th61140镗铣床加工中心，数控系统为fanuc18i，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床y轴精度异常，精度误差最小在0.006mm左右，最大误差可达到1.400mm.检查中，机床已经按照要求设置了g54工件坐标系。在mdi方式下，以g54坐标系运行一段程序即“g90g54y80f100；m30；”，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”，记录下该值。然后在手动方式下，将机床y轴点动到其他任意位置，再次在mdi方式下执行上面的语句，待机床停止后，发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992”，同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm.按照同样的方法，将y轴点动到不同的位置，反复执行该语句，数显的示值不定。用百分表对y轴进行检测，发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致，从而认为故障原因为y轴重复定位误差过大。对y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查，重新作补偿，均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题，但为什么产生如此大的误差，却未出现相应的报警信息呢？进一步检查发现，该轴为垂直方向的轴，当y轴松开时，主轴箱向下掉，造成了超差。
对机床的plc逻辑控制程序做了修改，即在y轴松开时，先把y轴使能加载，再把y轴松开；而在夹紧时，先把轴夹紧后，再把y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。文章链接：数控等离子切割机 http://www.hycsk.com
生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有以下方面：
1）机床进给单位被改动或变化
2）机床各轴的零点偏置（nulloffset）异常
3）轴向的反向间隙（backlash）异常
4）电机运行状态异常，即电气及控制部分故障
5）此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。
1.系统参数发生变化或改动
系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如siemens、fanuc数控系统，其进给单位有公制和英制两种。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。
2.机械故障导致的加工精度异常
一台thm6350卧式加工中心，采用fanuc0i-ma数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中，突然发现z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（z向过切）。调查中了解到：故障是突然发生的。机床在点动、mdi操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一进行检查。
（1）检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系（g54～g59）的校对及计算。
（2）在点动方式下，反复运动z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
（3）检查机床z轴精度。用手脉发生器移动z轴，（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1>d=0.1mm（斜率大于1）；②表现出为d=0.1mm>；d2>d3（斜率小于1）；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等（斜率等于1），恢复到机床的正常运动。
无论怎样对反向间隙（参数1851）进行补偿，其表现出的特征是：除第③阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，第①段的移动距离也越大。
分析上述检查，数控技工培训认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
3.机床电气参数未优化电机运行异常
一台数控立式铣床，配置fanuc0-mj数控系统。在加工过程中，发现x轴精度异常。检查发现x轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸x轴电机时感觉电机抖动比较严重，启停时不太明显，jog方式下较明显。
分析认为，故障原因有两点，一是机械反向间隙较大；二是x轴电机工作异常。利用fanuc系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿；调整伺服增益参数及n脉冲抑制功能参数，x轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。
4.机床位置环异常或控制逻辑不妥
一台th61140镗铣床加工中心，数控系统为fanuc18i，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床y轴精度异常，精度误差最小在0.006mm左右，最大误差可达到1.400mm.检查中，机床已经按照要求设置了g54工件坐标系。在mdi方式下，以g54坐标系运行一段程序即“g90g54y80f100；m30；”，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”，记录下该值。然后在手动方式下，将机床y轴点动到其他任意位置，再次在mdi方式下执行上面的语句，待机床停止后，发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992”，同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm.按照同样的方法，将y轴点动到不同的位置，反复执行该语句，数显的示值不定。用百分表对y轴进行检测，发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致，从而认为故障原因为y轴重复定位误差过大。对y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查，重新作补偿，均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题，但为什么产生如此大的误差，却未出现相应的报警信息呢？进一步检查发现，该轴为垂直方向的轴，当y轴松开时，主轴箱向下掉，造成了超差。
对机床的plc逻辑控制程序做了修改，即在y轴松开时，先把y轴使能加载，再把y轴松开；而在夹紧时，先把轴夹紧后，再把y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。文章链接：数控等离子切割机 http://www.hycsk.com
机床线切割误差来源包括哪些方面的问题
数控至新线切割机床的基本组成包括加工程序、高频电源、驱动系统﹑数控系统及机床本体。加工程序可由人工编写（如早期的3B指令满行究），现在都在计算机上进视那尼行绘图（如现在的C协AXA,HL,HF,YH等编程软件），然后生成加工程序。程序的输入可由数接席控系统的面板（单板机）进行手工输入，也可通过计算机的232串行口进行传输，也可以用计算机USB接口进行传输。
在选购数控线切割机床时可从三个方面考虑，首先是机床本体能否符合自己的加工要求，机床的质量如何。其次是数控系统，数控系统有很多种类，选择合适的路坚而脱并战交诗难系统是选购数控机床的关键。最后是驱动单元，也是机床控制的关键，不同的驱动单元能达到的加工精度也不一样，在选择驱动单元时，要根据加工的工件的精度要求选择合适的驱动直善钱确袁套破掉真单元。
以下从机床本体﹑数控系志奏类上响节食圆教控频统及驱动单元三个方样修亲面进行分析：
1、机床本体的选择
首先机床结构设计与际足作抓物秋加工件尺寸和重量要达到最佳的匹配。对于中大型负载工作台采用全支撑加工中心结构。这样设计才能具有足够的承载﹑刚度、精度、抗振性和精度保持性。其次是进给系统的机械传动要采用滚珠丝杠，滚珠丝杠优于三角螺纹丝杠和梯形螺纹丝杠，并且要求丝杠的直径尽可朝企令际还剧聚能大些，增加刚性。再次是导轨，工作台运动导轨是保证工作台运动精度的关键，用户在选型时拉应高度重视。首先观察导轨的横截面的大小，在同等条件下，越另粗壮，刚性越好，加工中越不易产生变形，才能保证机床在长期商河何有断眼逐工作中能得到最高精度和耐用性。日前市场上常见的导轨结构有以下几种：
①镶钢滚珠式滚动导轨。
②镶钢滚柱式滚动导轨。
③直线滚动导轨。
第一种与第二种的区别在导轨的滚体上，一个是滚珠一个是滚柱更。滚珠与导轨面是点接触，联营滚柱与导轨面是线接触，所以它的耐磨性和轴承能力都大大优于滚珠式。而线性滑轨是一种滚动章电当已即说构钱报导引，它由钢珠在滑块与滑轨之间作无限滚动循环，使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动，其摩擦系数可降至传统滑动导引的1／50，使之能轻易地达到μm级的定位精度。滑块与滑轨间的末制单元设计，使得线形滑轨可同时承受上下左右等各方破望向的负荷，线性滑轨有更平顺且低噪音的运动特性。使之精度保持和承载能力都大大优于滚珠和滚柱式。目前在日本沙迪克公司、日本三菱公司、瑞士夏米尔公司、瑞阿奇公司进口的机床中都是采用第三种结构，所以通过对比，用户在选型时应尽量考虑第三种结构。
2、数控系统的选配
数控系统是数控机床的“大脑”，对机床控制信息进行运算及处理。根据数控系统的原理可分为经济型数控系统和标准型数控系统两大类。
2.1、经济型数控系统
经济型数控系统从控制方法来看，一般指开环数控系统。开环数控系统是指数控系统本身不带位置检测装置，由数控系统送出一定数量和频率的指令脉冲，由驱动单元进行机床定位。开环系统在外部因素影响的情况下，机床不动作或动作不到位，但系统已当机床到达了指定位置，此时机床的加工精度将大大降低。但因其结构简单、反应迅速、工作稳定可靠、调试及维修均很方便，加之价格十分低廉，但受步进电机矩频特性及精度、进给速度、力矩三者之间相互制约，性能的提高受到限制。所以，经济型数控系统目前用于数控快走丝线切割及一些速度和精度要求不高的经济型中走丝线切割机床，在普通快走丝机床的数控化改造中也得到广泛的应用。
2.2、精密型数控系统
精密型数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。
半闭环数控系统一般指机床的伺服电机的位置信号（光电编码器）反馈到数控系统，系统能自动进行位置检测和误差比较，可对部分误差进行补偿控制，因此其控制精度比开环数控系统要高，但比全闭环的数控系统要低。
全闭环数控系统除包括机床的伺服电机的位置反馈外，还有机床工作台的位置检测装置（通常用光栅尺）的位置信号反馈到系统，从而形成全部位置随动控制，系统在加工过程中自动检测并补偿所有的位置误差。
全闭环数控系统的加工精度是最高的，但这种系统的调试、维修极其困难，而且系统的价格很高，只适用于中、的数控机床上。
因为开环控制系统的价格比闭环控制系统要低得多，因此在选择数控系统时，要考虑数控系统占整台数控机床的价格成本比例，然后根据机床的配置情况及机床本身的要求，中、低档机床采用开环控制系统，中、机床采用闭环控制系统。
3、驱动单元的选配
驱动单元包括驱动装置和电机两部分，对驱动单元的选购主要在于驱动装置的选择，因为电机是通用的部件，性能差别只存在于不同的厂家和型号。
驱动电机主要可分为：反应式步进驱动电机、混合式（也称永磁反应式）步进驱动电机和伺服驱动电机三大类。
反应式步进驱动电机的转子无绕组，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。混合式步进电机的转子用*磁钢，由励磁和永磁产生的电磁力矩实现步进运行。步进电机受脉冲的控制，通过改变通电的顺序可改变电机的旋转方向，改变脉冲的频率可改变电机的旋转速度。步进电机有一定的步距精度，没有累积误差。但步进电机的效率低，拖动负载的能力不大，脉冲当量不能太大，调速范围不大。目前步进电机可分为两相、三相、五相等几种，常用的是五相步进电机。在过去很长一段时间里，步进电机占很大的市场，但目前正逐步为伺服电机所取代。
目前常用的伺服电机是交流伺服电机，在电机的轴端装有光电编码器，通过检测转子角度用以变频控制。从最低转速到最高转速，伺服电机都能平滑运转，转矩波动小。伺服电机有较长的过载能力，有较小的转动惯量和大的堵转转矩。伺服电机有很小的启动频率，能很快从最低转速加速到额定转速。
采用交流伺服电机作为驱动器件，可以和直流伺服电机一样构成高精度，高性能的半闭环或闭环控制系统。由于交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前已经在很大范围内取代了直流伺服电机。采用高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的全数字化交流伺服系统出现后，原来的硬件伺服控制变为软件伺服控制，一些现代控制理论中的先进算法得到实现，进而大大地提高了伺服系统的性能，因此伺服单元能较大的提高加工效率及加工精度，但伺服驱动单元的价格也较高。随着伺服控制技术的逐步提高，目前伺服驱动单元正逐步成为驱动单元的主力军，伺服驱动单元的价格也在逐步减低。
伺服驱动器有两种。一种采用脉冲控制方式，此种驱动器与电机闭环，但不反馈到数控系统，这种驱动器在某种程度上可称为开环控制的伺服控制。另一种采用电压控制方式，通过电压的高低进行电机的转速控制，电机的反馈信号通过驱动器反馈到数控系统进行位置控制。
选择驱动单元时，也要考虑驱动单元的价格在整台数控机床中的比例。整台数控机床价格较低的一般选择步进驱动单元，而价格较高的机床选择伺服驱动单元。但选择驱动单元的同时，也要考虑驱动单元与数控系统的匹配问题，选择闭环控制系统时必须选择闭环的伺服驱动单元。交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。
4、功能选择
以上是根据数控系统的加工精度进行考虑，除此以外，还要从数控系统的功能选择上考虑。
数控系统控制轴的数量也是选择的关键。按控制轴的数量可分为两轴联动、四轴联动、多轴联动等。控制轴的数量越多，机床所能加工的形状越复杂，但其成本就越高。目前线切割割机床一般用两个直线移动轴联动，有锥度装置的附加二个直线移动轴。的系统则联动的轴更多，代表线切割机床制造业最高境界的是五轴联动数控系统，其中四个轴分别为XYUV直线移动轴，一个轴为Z轴作上下直线移动轴，五轴联动时可加工出比较复杂的空间零件。当然这需要的数控系统、伺服系统以及软件的支持，对机床的要求也极高。
控制轴越多，数控系统的价格成几何级数增长。因此，在选择数控系统时，要根据机床本身的运动轴进行选择，多余的控制轴并不能提高机床的控制精度，反而增加了数控系统的成本。
上述这类问题在数控线切割机床的功能配置时是经常遇到的，作为一个数控机床的设计和销售人员以及投资购买者，都必须清楚了解数控系统的各种功能用途，根据机床的实际情况为用户配置经济合理、功能和价格比都比较高的数控机床，减少不必要的浪费。