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随着现代机械加工技术的进一步发展,数控机床已越来越得到更为广泛的应用。而数控机床上生产的每一件产品的质量在很大程度上依赖于机床自身性能,机床上存在的各种问题都可能导致检查失败,出现废品并且可能导致不愿看到的长期停机。您的机床在制造精密零件之前,事先知道它能否为您生产出好的零件是极其重要的,这对于减少废品数目和机器停工时间有效。已经有许多企业认识到这一点,他们已开始广泛采纳国际标准IS0230、美国ASMEB5.54机床标准或中国GB标准来保证数控机床能“健康”地工作,从而提高生产率。
前述标准均提供了检测机床精度的通用方法,指定了3种主要工具(激光干涉仪系统、球杆仪系统和主轴分析仪)进行机床检验,并报告其性能。机床的使用方可根据有关标准直接比较各厂家对机床精度的说明以及在验收时获得每一机床的测试结果。
数控机床常见精度要求及传统检测方法
数控机床的精度要求有如下几个方面。
1.几何精度
项目:几何精度包括直线度,垂直度,平面度,俯仰与扭摆,平行度等;工具:传统方法采用大理石或金属平尺、角规、百分表、水平仪、准直等;
特点:传统采用人工操作,手工记录数据与计算,精度低,多用于小型机。
2.位置精度
项目:数控机床位置精度包括定位精度,重复定位精度,微量位移精度等;
工具:传统方法采用金属线纹尺或步距规,电子测微计,准直仪等;
特点:当机床规格稍大一点时,传统方法其相应的标准器件很重,且精度太低,受环境温影响大,其检验方法极冗长乏味,其检验重复性也很差,难以反映受检机床的真正精度。数据处理必须手工进行,繁琐、易出错。
3.工作精度
项目:美国NAS(国家航宇标准)979在20年前就制订了标准化的“圆形-菱形-方形”试验(现在是CMTBA的标志)。
工具:准备铸铁或铝合金试件、铣刀及编制数控切削程序,高精度圆度仪及高精度三坐标测量机作试件精度检验。
特点:该方法需要仔细定义试件的切削方法和测量切削结果;它可能要花几天时间,这依赖于计量室的条件。
然而即使是这种测试也无法评估机床的所有性能,“圆形-菱形-方形”试验的大多数切削运动是在X-Y平面上进行的,因此沿x-Z和Y-Z平面上的精度大部分没有测定。
新技术实现了老的想法
对每个工厂采讲,购买数控机床都是一笔相当可观的投资。为使工厂成百万乃至上千万的投资设备在生产中真正发挥中坚作用,保证加工出合格的零件,尽快回收成本是至关重要的。
一般来说,在零件加工完毕后的质量保证和检查过程中,所发现的问题越多,常常对修复已报废零件和不得不长时间地停机来说越显得为时已晚。对负责车间生产的人员来说,理想的解决办法是在零件加工前对机床性能进行测试。而雷尼绍的ML10激光干涉仪和QC10球杆仪正是为实现该目标提供了强有力的工具。
在大批量生产过程中,统计过程控制(SPC)有助于监控生产过程的精度。但是它需要大量的采样数据来确保统计的可信度,因而相当费日寸,但若生产批量小(且零件价值高),生产过程往往不能形成趋势以使用SPC监控。而且,SPC只能在加工之后确定过程的表现,那样可能已为时太晚。
在小批量生产过程中,只是在零件加工后进行检测日寸才能发现零件是否超差,而对机床重复性的误差则无能为力。更糟糕的是机床的某个局部几何误差或伺服定位误差虽然没有影响当前工件精度,却可能会导致下一个零件的严重误差。
检定机床性能并非一种新想法,它只是没有实用化。美国NAS(国家航宇标准)979在20年前就开发了标准化的“圆形-菱形-方形”试验(现在是CMTB八的标志)。该方法需要仔细定义试件的切削方法和测量切削结果;它可能要花几天时间,这依赖于计量室的条件。
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