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论述影响车铣复合机床加工精度的因素有哪些?

车铣复合机床是复合机床中发展最快、应用最广泛的数控设备。对于高速精密车铣数控机床,主轴系统是电主轴结构。机床的加工精度在很大程度上取决于机床主轴系统的精度,并受刀架位置精度和机床动态性能的影响。因此,如何提高主轴系统的精度、刀架的定位精度和机床的动态性能是车铣复合机床制造和装配过程中机床设计的关键。本文从以下几个方面分析了影响车铣床加工精度的因素,并提出了相应的解决方案。

1。车铣机床主轴系统精度

1。电主轴系统的分度精度和准停精度

车铣机床主轴系统的分度及准停精度是衡量机床主轴精度的重要指标,也是影响机床加工精度的重要因素。为了实现电主轴系统的高分度精度和准停精度,世界上的数控车铣复合加工中心均采用内置主轴电机(简称电主轴),将主轴和电机转子组装成一体,以减少中间传动对机床的影响。对主轴精度的影响。当电机旋转时,主轴旋转。主轴转速和位置回路采用高精度反馈元件,实现全闭环控制。反馈元件采集的位置信号经数控系统分频处理,使主轴分度精度达到0.001度(主轴最小分度单位为3.6”)或更低,使机床主轴系统具有较高的分度精度和准停机精度。

为实现上述目标,采用以下解决方案:

a.电机转子与机床主轴采用特殊的装配工艺,保证机床主轴与电机转子内孔的连接刚度,传递较大的切削力矩。

b.电机主轴装配配合时,采用高速动平衡,减少主轴组的残余不平衡量,保证主轴高速旋转时的稳定性。

c.电动主轴系统采用主轴制动和阻尼装置。当主轴需要准停止铣削或钻孔时,主轴的制动状态是为了确保主轴在铣削过程中不会摆动。在连续分度铣削中,主轴处于阻尼状态,以保证主轴在铣削过程中的旋转稳定性。制动状态和阻尼状态可通过编程自动切换和设置。通过上述措施,主轴系统的分度精度小于24,主轴系统的重复分度精度小于12。

2。电主轴系统的旋转精度

数控车铣复合加工中心是一种高精度机床,主轴组是关键部件,主轴组的旋转精度直接影响工件的精度。

为了保证主轴组的高旋转精度,主轴系统采用了主轴与电机转子连接、定子套与主轴箱配合、主轴两端与轴承组配合等一系列工艺措施。

a.主轴装配前,应保证主轴箱孔的精度,前后轴承孔的圆度、尺寸公差和同轴度在规定范围内;主轴颈的径向跳动,前后轴颈的同轴度,前后轴颈的径向跳动和端部跳动公差。主轴端应控制在0.002 mm以内。

b.根据轴承外圈尺寸,对主轴箱孔进行打磨,使轴承外圈公差严格控制在规定范围内;电机转子、电主轴主轴等采用特殊的装配工艺。

采取上述措施后,保证了电主轴系统的旋转精度。主轴的径向和端部跳动在0.002 mm以内,为保证工件的加工精度奠定了基础。

2。车铣复合机床的动态性能

a.机床主轴系统的动态性能。机床的加工精度不仅受以前因素的影响,而且受主轴轴承系统动态特性的影响。机床的振动取决于主轴轴承系统的动态特性。由于电主轴轴承系统是一个复杂的振动系统,其动态特性不仅与系统的阻尼和静刚度有关,而且与系统的结构有关。

确定的模式形状是相关的。因此,在机床设计中,应进行动态分析,计算主轴箱的第一、二阶固有频率,使第一阶固有频率避开主轴的最低转速,第二阶固有频率避开电主轴的最高转速,避免共振。并消除了振动对机床加工精度的影响。

机床床身整体刚度对车铣复合机床的加工精度有很大影响。在机床设计中,要对机床床身进行有限元分析,优化机床床身结构,提高机床床身的刚度,提高机床的动力性能,避免因机床局部刚度不足而导致机床结构变形,使机床在设计中不受力。从而影响机床加工精度。

三。刀架分度定位精度及定位精度

车铣复合加工中心刀架各工作站可安装车刀、径向和轴向动力工具,并可根据加工工件的需要配置刀具的种类和数量。电动刀架的位置精度是影响车铣复合机床加工精度的重要因素,在机床设计制造过程中应注意。为了提高刀架的分度和定位精度,可采用以下解决方案:

a.刀架分度和定位的一致性对工件的尺寸一致性有很大影响。为此,选用分度精度高的电动刀架,采用特殊的装配工艺,保证刀架的分度定位精度小于0.005mm。

b.刀架X/Z轴实现X轴跟踪伺服运动的位置精度也是一项重要的精度指标,直接关系到工件的尺寸分散和一致性。这是一个综合精度,涉及滚珠丝杠和轴承的精度、刀架拖车的伺服灵敏度、拖车伺服惯性与负载惯性的匹配等,在设计中选用高精度滚珠丝杠和轴承匹配件,使伺服惯性与负载惯性合理匹配;在装配时,轴承预紧,滚珠丝杠预紧,消除热变形对轴承和滚珠丝杠精度的影响,保证刀架具有良好的伺服灵敏度,X/Z方向定位精度和重复性高。定位精度。


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