数控车床切削过程稳定性分析研究

数控车床切削过程稳定性分析研究

关金贵

吉林化工学院，吉林 吉林 132022

摘要：科学技术的发展迅速，我国的数控行业建设的发展也有了相应的进步。机床行业研究的核心课题为机床加工稳定性。加工环节之所以存在不稳定情况，主要是受到加工系统内部震动的影响，称之为颤振。机床在进行加工运作的过程中，颤振不仅会阻碍实际加工效率，还会影响整体加工精度。当下加工精度已逐步朝纳米级方向发展，微弱振动便会影响加工质量，形成误差。因此，研究机床加工时的稳定性是提高机床效率的关键。

关键词：数控车床；切削过程；稳定性分析研究

引言

从满足加工所需的功能进行分析，有针对性对数控车床进行改造。在不改变原有功能的基础上，增加了铣削功能，实现三轴联动和闭环控制。同时对运行中出现的问题，提出改进措施，并加以实施。确保改造设备的稳定性和可靠性。

1 影响数控车床加工精度的主要因素

1.1 刀具使用规格与参数

在刀具使用中，为了保证零部件加工顺利开展，对刀具规格进行规范至关重要。需要对车刀的主偏角和刀尖圆弧半径进行控制。然而，实践中发现部分车床加工中工作人员对刀具使用规格和技术参数的管理能力不足，使得机械部件的加工较为粗糙，不利于精细化加工方案落实。例如，在某车间对棒料的加工中，其轴向尺寸容易产生误差，技术人员进行分析发现，主要是车刀规格尺寸不合理，以及刀具在使用过程中的磨损，影响机械零部件的加工质量。对其加工过程和步骤进行分析，得出结论：刀具规格影响数控车床加工精度，需要选择合适的刀具规格对应不同的加工材料，并随时注意刀具的磨损情况设置补偿参数。实际生产中，零部件生产精准度与刀具参数相关，需要对刀具使用规格进行明确。

1.2 电机运行中误差控制

数控车床加工中，需要重点关注电机驱动和使用过程中产生的误差。对其误差形成原因和技术因素进行全面分析，确保加工速度合理、质量合格。实践过程中发现，电机运行中的误差主要是逼近误差和圆整误差，需要在这两方面进行控制方案应用，通过增加机械刹车功能和控制电机转速对相关问题进行治理，确保误差值在加工行业技术标准下，满足精细加工标准。数控车床加工中，还需要对精细零部件进行反复校验，促使精密部件生产条件良好。为实现这一目标，需要对电机运行工况和设备零部件使用性能进行调整，确保数控车床作业条件良好。实践工作中，由于加工过程对系统参数控制能力有限，导致机械零部件成品与样本出现误差，影响数控车床加工质量。

1.3 伺服控制系统因素

逼近误差主要是利用数学原理对非圆结构进行线性处理，以直线轮廓代替曲线轮廓。然而在实际操作中，控制系统容易出现误差，造成加工部件的轮廓形状与图纸要求不一致，影响实际加工能力。当伺服控制系统出现问题时，也影响加工过程联系性，不利于精细加工方案的有效落实。实际应用中，伺服系统会对数控车床车削加工过程直线工艺和圆弧工艺产生影响，主要影响机械位移速度和加速度，需要对伺服系统主要控制方案进行分析。系统应用是保证数控车床加工作业效率的关键，应结合项目运行条件，使用相关控制方法，为控制系统合理应用提供可靠保证，倘若对其控制不当，会形成相同的进给轴开环增益，影响系统应用效果。

2 提高数控车床加工精度的相关对策

通过上述分析，已经了解到影响数控车床加工精度的相关因素，因此就需要针对这些问题制定具有针对性的相关措施，从而在一定程度上提高数控车床的加工精度，具体措施如下：

2.1 抑制伺服系统的误差

在数控车床中，伺服系统的精度对车床最终加工出的产品的质量十分关键，因此必须关注有伺服系统所引起的误差。为了保证伺服系统的精度能够满足要求，通常可以选择性能较好的系统部件，比如动态性能较好的驱动装置等。伺服装置选择完成之后，需要对设置的系统参数等进行进一步的完善，目的是确保不同的进给轴的位置开环增益相等。具体来说，伺服系统对不同加工形式的影响和抑制方法有许多，具体如下：①在进行单轴直线加工时，速度误差不会对停止位置产生影响，只不过达到停止位置的时间会稍微晚些，不会产生相关加工误差。②如果不能够保证不同进给轴的位置开环增益相等，那在45°时加工的精度最低，达不到加工工件的要求。③在对圆弧进行加工时，需要对不同进给轴位置开环增益进行设置，确保它们相等，并且需要尽可能的使位置开环增益大，目的是使轮廓的加工精度更高，使加工出的工件质量能够达到实际的使用要求。

2.2 提高床身导轨的几何精度

数控技术经过多年的发展，同传统数控设备相比，现有的数控车床在加工进度与加工效率都取得了较为明显的提升。与此同时，对数控车床的结构以及其性能的要求也越来越严格，比如数控车床导轨的精度、车床的承载力、车床底座铸件的重量等等。通常来说，数控车床为了能够将数控车削的各个方面功能充分发挥，会采用斜床而不是整体的铸件结构，采用这种形式不但能够改善车床抗弯以及抗扭的能力，提高车床工作时的稳定性，还能够明显的降低数控车床的自重。

2.3 数控车床误差补偿

数控车床在对工件进行加工时，由于受到逼近误差和圆整误差的影响，使车床精度下降，而通过采取误差补偿工艺能够降低影响。常见的补偿措施主要是利用控制系统的有效补偿，通过对数控车床的现有误差进行有效补偿并进行处理，能够确保数控车床的精度。此外，数控车床在使用误差补偿时需要结合具体的加工工件进行处理，对其中存在的缺陷可以采用硬件处理或者软件弥补的方法。如果在前期进行了相应的预防处理，那么对于实际加工制造过程中可能会出现的不确定因素能够提前消除，比如，为了提高数控车床加工工件的质量以及其加工效率，需要确保数控车床的加工系统能够满足要求，保证车削过程的准确性。在使用重复定位工艺时，需要对采用这种工艺时的误差进行测量，如果误差的数值较小，那么加工精度不够会对系统数值的收集与累积产生影响，同时还会影响数控车床加工系统的单元元件。对此可以使用绝对值进行编制，同时数控车床在对刀时，应该保证零件设计质量同时尽可能的避免基准难以重叠现象的出现，保持最佳的工艺路线。

2.4 优化数控程序

数控车床在对工件进行车削操作前，需要有相关技术人员进行相应的车削数控程序编写并进行相应的测试，而车削数控程序的优劣直接影响数控车床的加工精度，所以可以通过优化数控程序从而提高车床的加工精度。在对数控程序进行优化时，可以选择在数控程序中加入误差补偿和处理代码的方法。通过对加工工件的工艺进行分析改进，优化数控车床的车削程序，能够减少累计误差的产生，从而提高数控车床的加工精度。

3 结语

本文主要依照再生型颤振机理，对刀具系统创建高效振动系统动力学模型。与此同时，制作管螺纹车床针对主轴转数和相对应切削深度的具体稳定性极限图。依照车床本身最大转数范畴极限图，深入剖析车床稳定性能，获取车床最合理的转数是330r/min，实际对照的最优切削深度稳定在1.61mm。

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