數控車床外圓加工的誤差分析
2021-11-5 來源： 甘肅能源化工職業學院 作者：李凌鵬
摘要：對外圓數控車床在不同條件下進行加工，測量活塞的最大直徑尺寸帶下，結合車床加工基本原理梳理了活塞加工過程中的系統工作流程，通過實驗數據分析，結合活塞尺寸誤差變化規律找出影響數控車床外圓加工的因素，旨在能夠為機床研究者提供一個可靠的數據支持，也為未來提升外圓數控車床加工指明方向。
關鍵詞：數控車床；外圓加工；誤差分析
在外圓數控車床使用的過程中，活塞是一個十分重要的組成構件，活塞性能優劣直接影響發動機的使用性能。同時，活塞的外形也會對燃油系統的經濟性、安全性、可靠性等產生深刻的影響。考慮到發動機運行過程中外界多個壓力所造成的活塞變形問題，發動機活塞現常用凹凸變橢圓型面。本文所研究的外圓數控車床在使用的過程中能夠承擔各種類型的車削加工，包含車削內外圓柱面、圓錐面和其他回轉面。
1、外圓數控車床的加工原理
1.1 微進給刀架結構
微進給機構在加工制造的時候會涉及多個伸縮材料，在具體實施操作的時候可以通過改變線圈電流應用產生的磁場來調整伸縮縫的使用。但是，從實際操作上來看，超磁伸縮材料的反應速度比較快、系數較高、能量密度高，在加工操作時產生的伸縮裂縫難以滿足施工操作的基本要求。在施工操作的時候，需要相關人員采取有效的方式來嚴格把控伸縮裂縫、材料密度、材料精準度，從而確保伸縮材料的選擇和使用能夠滿足車裝加工操作的需要。
1.2 車床工作原理分析
活塞橢圓度的加工一般是通過調節電流電量來實現對系統參數的控制，基于參數控制的這個要求，在實施加工操作時，為了能夠確保加工活塞和系統運行要求的適應，在具體實施操作的時候，還需要采取一定的措施來減少因為溫度過度升高所引發的伸縮縫控制不合理問題。在全面了解材料信息后，本文選擇根據橢圓基準信號來檢查和調整反饋芯片中的數據信息，在加工操作的時候，全面地收集整理電渦流傳感器數據信心，在獲得兩個差值數據信息后，將這些信息傳輸到數控操作系統中。
2、外圓數控車床活塞實驗誤差分析
2.1 程序參數調節控制不合理引發的問題
參數比值是設備板材和固定彈簧到達渦流傳感器檢測中心位置（c）和鋁板、彈簧板固定位置到刀尖位置的距離的對比分析比值。在實驗操作的時候，如果經過測定分析后發現，通過讀鋁板以及彈簧板的固定，需要準確地檢測到傳感器距離中心位置的距離，而且也可以根據彈簧板固定位置，分析各項數據的比值，就會使得系統補償量變小。在對實驗研究的外圓數控車床研究分析后，可以確定鋁板以及彈簧板的固定位置，當其距離為 105mm 時，鋁板以及彈簧板到尖刀的位置保持在70mm 的狀態，并得到其比值參數：1.5。需要注意的是，在結構匯總的彈簧板分析中，需要掌握其弧度問題，且比值是變動的，而非一個固定的數值，最終將比值的參數范圍設定在 1.4 ～ 1.6，只有參數的數值被控制在這個范圍內，才能夠提升外圓數控車床加工的安全性和穩定性。
2.2 溫度導致的鋁板偏差
（1）鋁板熱變形。通過對機床刀架系統運行狀況的分析，在刀架安裝鋁板的過程中，其核心目的是降低鋁板運行中的慣性應力。在機床剛開始較高的時候，機床的整體溫度會從室內25℃的溫度提升到35℃的狀態。
在具體實施操作的時候，受鋁板熱膨脹系數的影響，鋁板熱變形是影響活塞加工誤差的重要因素。
（2）鋁板熱變形的影響。根據系統運行狀況，在設備操作中，由于電渦流傳感器對鋁的感應能力較低，在實際操作中，容易引起鐵片強度較高的問題，檢測溫度的變化范圍在 0 ～ 10℃，在將關聯系數代入指定的參數后，得到電渦流初始狀態下的檢測數值，因此，在具體的設備操作中，設備人員應該根據電渦流檢測系統的運行狀態，對鐵片的位置進行控制及調整，以及時消除刀架在橫軸熱變中的誤差問題。需要注意的是，對于相關設備維護人員，在具體的工程操作中，需要根據鐵皮檢測面以及傳感器斷面的平行度等，確定各個系統的協調參數，以避免鋁板熱變對系統運行造成的影響。
2.3 數控車刀安裝高度的影響
（1）數控車刀安裝位置的影響。
通過對數控車刀安裝方案的分析，若出現高度不同的問題，會降低系統的切削性能，也就是說，在具體的刀具安裝以及操作的過程中，當遇到刀尖高于中心面的問題，會在刀具工作面上形成夾角，導致刀具工作之前的夾角偏差比較大。在具體操作時可以發現，工作前角在不斷變大的時候，就會減少切削層的變形，最終在使用操作的時候，會減少整個機床運行管理的消耗，和減少這些消耗伴隨出現的切削溫度的降低。在實施操作的時候為了能夠解決以上問題，需要操作人員采取恰當的方式提升加工產品加工質量。在具體操作的時候，若刀具安裝相對較高，會影響后續工件的生產，而且也無法提高零件的生產效率，降低各個設備流程的操作價值，嚴重的會出現刀具崩裂的問題。因此，在具體的設備粗加工中，應保證刀頭切割的輕度，通過刀具安裝高于中心位置的問題分析，增強各個工序施工的穩定性，由此在確保刀具強度的同時，還能為切削操作的開展提供重要支持。而且，在精加工操作的過程中，通常會選擇后角施工方法，將刀具安裝在比較高的位置，避免刀面及工件不對稱問題的出現，以增強工件表面的施工質量。
（2）刀具安裝高度對刀具加工精準度的影響。
第一，尺寸誤差的分析。數控車床在不使用刀儀的時候一般會采用試切對刀方式，在試切操作后測量出數值對刀基準圓直徑的影響。試切后測量出對刀基準圓直徑的影響，輸入系統會自動用刀具當前橫軸機械坐標剪去試驗切除的外圓直徑大小，由此會得到工件坐標系橫軸原點的位置。車刀安裝高矮、尺寸大小對刀基準誤差的影響具體如表 1 所示。
表 1 車刀安裝高矮、尺寸大小對刀基準誤差的影響
第二，在形狀誤差檢測的過程中，項目操作人員需要仔細分析錐度以及圓弧面的操作狀況，通過高度安裝以及高度的調節等，確定具體的工件加工方案，以避免加工工序不合理對施工工序造成的影響。例如，在進行圓錐加工中，相關人員應該將半徑作為基本的編程參數，按照 x=az+c 方程式進行圓錐加工，以增強各個參數的精準性。整個過程中需要注意的是，當道具的安裝高度過高時，圓錐工件的加工程序會出現雙曲輪廓的狀態，導致兩條線會變成一個直線。而且，在車削外圓錐工件設計中，其形狀的標準性與過切或欠切存在關聯，因此，在工件參數設定中，一定要認識到刀的基準尺寸對圓錐形狀造成的影響，避免誤差增大問題的出現。小端欠切，越朝著小端的方向發展，由此產生的誤差也會增大。
第三，切削直徑向力帶來的加工誤差。結構中的刀尖位移量和彈簧板的變形量之間存在密切的關聯，其中，彈簧板變形量又深受切削向力的影響。考慮到整個系統是在加工之前完成補償的，因此，切削向力是分析加工誤差的一個重要因素。在具體實施操作的時候，由于活塞要求的誤差范圍為 20um，由撓度公式可以推導出向力波動的范圍在 ±1.5N 左右。
3、結語
綜上所述，車刀安裝位置一般比較高，由此得到的切削力也會降低，在具體應用操作的過程中，會產生一定的尺寸誤差和形狀誤差，由此影響了零件的加工質量。為此，在進行零件加工操作的時候，需要確保車刀對準工件的加工中心，通過選擇適合的刀具和加工工藝參數來提升切削性能。在安裝操作的時候如果無法規避偏差則需要使對刀基準尺寸和被加工的尺寸大小相適應。在具體操作的時候，對于連續加工的階梯軸則是要選擇軸的大端尺寸對刀基準尺寸。活塞尺寸誤差的計算和分析會受到程序參數設定的影響，
在具體實施操作的時候，如果參數設定不夠合理就會使得活塞在使用的時候出現比較大規模的誤差，導致刀架的徑向力發生變化，從而影響彈簧板的彈性變形量。在具體加工操作處理的時候，需要相關人員能夠結合實際情況做到具體問題具體分析。
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