基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法的研究

基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法的研究

莫心幸

广西师范大学541004

摘要：随着信息技术和生产技术的不断融合，工业机器人已超越传统机械设备的概念，成为一个集大数据、人工智能、云计算为一体的产品，担当起工业互联体系的核心载体。数控机床是机械制造领域中的核心设备，加工阶段数控机床的动态性能会对产品的质量以及生产效率产生直接影响。生产企业要想在市场竞争中占据优势，必须要保证产品的质量和生产效率，因此，数控机床加工质量和效率的提升显得尤为关键，数控加工变形控制方面的研究也逐渐得到了更多从业者的关注。在数控机床中融合精确预拉伸技术，对丝杠传动结构进行优化，可解决机床加工过程中容易出现的滚道变形问题，提升数控机床加工的精度和稳定性。

关键词：多维度控制；数控加工；变形控制；方法

引言

随着汽车、高铁、航空航天等行业的高速发展，各种先进的现代机械制造技术不断涌现，其中数控机床以自动化程度高、生产效率高、加工精度高等优势，得到了广泛的应用。传统的机械加工技术中，零件的加工质量和工人的技术水平有直接关系，加工精度易受人为因素影响。而数控机床的加工方式具有智能化、虚拟化和信息化等特点，加工精度更多是和检测装置的测量精度、数控机床的自动化控制性能以及数控编程技术等息息相关。

1数控加工过程中变形因素

1.1伺服系统驱动因素

伺服系统是数控机床系统中重要的组成部分，数控机床在实际应用过程中要完成准确定位，需要通过伺服电机驱动控制的滚珠丝杠来实现。如果在加工过程中伺服驱动系统出现问题，会使滚珠丝杠的定位作用无法发挥，因此会严重影响数控机床的加工精度。

1.2程序运行参数

在数控机床的加工操作阶段会涉及到控制系统，控制系统的运行需要严格遵循顺序性和规范性。如果工作人员在实操阶段未遵循程序标准，将无法满足程序正常运行的参数要求，直接影响数控机床加工效果。

2基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法

2.1合理消除系统误差

基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法之一是合理消除系统误差。1）优化工艺参数。提高数控机床的加工精度，可以通过调整优化工艺参数实现。如可以根据零件的精度要求选择相应规格的刀具；调整背吃刀量，控制切削深度，减小切削力和机床振动对精度的影响；合理规划切削路线，减小因切削加工零件应力变形的程度；优化主轴转速、切削速度和进给速度，降低表面粗糙度，提高零件尺寸精度；通过补偿矫正、误差抵消、间隙补偿、反向偏差补偿等技术措施，根据零件加工的实际情况，科学调整加工程序中的工艺参数，减小机床系统因素引起的误差，提高零件的加工精度。2）应用误差补偿技术。数控机床因设计、制造、装配技术及生产成本等原因，机床系统各构件间的几何精度难以精确，许多数控系统提供了各种先进的误差补偿功能来消除机床系统误差。①螺距误差补偿，可以通过测量机床实际传动时产生的位置误差，合理设置补偿参数，实现对伺服系统传动产生的误差进行补偿，提高传动精度；②空间误差补偿，借助高精度的专业检测仪器，如激光干涉仪、高精度编码器等，对数控机床各运动轴之间的垂直度、直线度、倾斜度、水平度等方面因制造装配产生的空间几何误差进行测量，根据测量出的机床各项实际几何位置参数，利用空间补偿指令进行空间误差补偿；③垂直误差补偿，可以补偿由于某一轴位置发生变化后，导致其他轴的位置变化所产生的垂直度误差；④反向偏差补偿，可以抵消数控机床加工过程中产生的总误差，类似的指令还有刀具补偿、热误差补偿等。采用误差软补偿技术，可以最大限度地减小机床系统因素对加工精度的影响，对减少加工误差、提高数控机床整体加工精度有较好的效果。

2.2优化设计编程

基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法之二是优化设计编程。数控车工加工工艺的应用必然需要首先关注设计和编程环节，要求确保设计和编程较为合理可行，能够以此实现对于后续加工作业的有序指导。因为薄壁零件加工难度相对较高，精确度要求同样也较为苛刻，进而也就需要确保设计和编程更为精细，切实做好前期薄壁零件特性分析工作极为必要。在数控车工加工前的设计和编程中，技术人员需要首先明确相应加工要求，对于壁薄程度以及其他相关参数指标进行准确掌握，以此明确相关参数设置要求，促使其可以表现出更强的针对性。为了确保薄壁零件的加工精度可以得到理想保障，往往还需要重点考虑到数控系统的适宜应用，比如在最为常见的FANUC0i数控系统的应用中，就需要结合薄壁零件的加工精度要求，合理设置选用G76复合型螺纹削循环或者G92螺纹车削循环指令，促使其能够对于薄壁零件体现出较强的适应性，随之更好优化后续执行效果，对于因为车削不当带来的变形或者是精度不达标问题予以防治。在设计编程工作完成后，往往还应该做好相应校验工作，要求予以全面详细检查，对于存在异常和偏差的问题予以及时修复，最大程度上提升其对于后续加工作业的科学指导。

2.3优化数控车削进出刀方式

基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法之三是优化数控车削进出刀方式。数控车削是二维轮廓加工相对简单，切削过程主要是在起始点或换刀点快速运动到接近工件部位以进给速度切入零件，加工完后以快速移动方式退回起始点或换刀点。常用的方式包括斜向进退刀、径向轴向进退刀、轴向退刀方式。径向轴向进退刀是指刀具先沿径向垂直退刀，移动到安全位置时再轴向退刀，比如切槽加工。轴向径向进退刀是与径向轴向退刀路线刚好相反，比如镗孔加工。而数控车加工螺纹加工的进刀方法由加工方法的决定，主要包括直进法、左右借刀法、斜进法。

2.4做好时效处理工作

基于多维度控制的数控加工过程中变形控制方法之四是做好时效处理工作。振动时效处理的主要作用在于消除、均化以及降低金属构件的残余应力，提升工件的抗动载荷变形能力，通过此种方式可提升构件的加工精度。现阶段，针对质量较轻的薄壁零件，一般借助智能化多级振动时效工艺和超声振动工艺来保证加工的精度。借助铝合金多级振动时效消除应力技术，消除铝件材料内应力和切削加工过程中产生的内应力，不但可提升工件的加工精度，还可有效缩短加工周期。振动时效实际是借助共振模式对工件增加附加应力，在工作过程中叠加应力以及残余应力后，使材料达到承受应力的极限，当工件出现微观或者宏观层面上的塑性变形后，可有效降低和均化工件内部残余应力，使尺寸精度数值满足稳定性的要求。采用多级振动时效技术能自动捕捉工件共振频率，可彻底消除和均化工件内部的残余应力，更适合加工重量较轻的工件。

结语

当前，随着市场经济的快速发展，机械生产加工企业想要在激烈市场竞争中获得优势，必须要保证产品的生产质量和效率。通过分析影响数控加工变形的因素，有针对性地选择多维度的数控加工变形控制方法，有利于及时解决数控加工变形控制问题，提升数控机床的加工质量和效率，提高企业的生产效率和产品竞争力。

参考文献

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