提高工件加工精度的重复测量与补偿

提高工件加工精度的重复测量与补偿刘占强制造工程及工程管理学系，香港大学，九龙，香港在制造业中，以低成本实现工件的高精度是最大的挑战之一。重复性误差的测量与补偿方案提高加工中心工件直径精度的设想。该方案需要一个机器测量和误差补偿技术的加工过程之间。工件直径测量沿工件长度用®NE的触摸传感器。在赔偿程序的工件直径迪®ED实施下通过误差校正。该技术是实现数控车削中心。此方法很难加工，使工件在大长径比±在加工过程中引起的误差，大大®明显大于其他来源的错误。这表明，工件可以获得最大可能的加工精度的重复测量和补偿技术。关键词：数控车削中心；误差补偿；机械测量；工件精度1。简介计算机数控（数控）机床正越来越多地被制造业所使用。工业是提高数控加工精度的实用手段。通过对加工误差补偿方法进行研究，以提高数控机床精度的能力。这取决于如何补偿，误差补偿可分为硬件和软件误差补偿。随着低成本计算机的利用，高精度的传感器，软件误差补偿控制的加工精度已受到越来越多的关注。一般加工过程中，工件的加工误差的来源可分为四类®（图1）：1、机床的几何误差2德¯方向的加工系统所组成的机器，®夹具，刀具和工件（MFTW）。3MFTW系统的热变形。刀具和机床的磨损误差。利用软件对机床的静态误差（几何和热误差）进行了大量的研究，对机床的静态误差（几何和热误差）进行了研究（1）7。戴维麦克莫提说，由于切削力的机器去¯检验控制误差预算[5]。切削力控制的相关研究集中在自适应控制中的应用[8,9]。最典型的自适应控制的应用，描述了用于车削或铣削在一个恒定的切削力约束数控加工中心。保持恒定的切削力可以有效®有效提高铣削加工的加工精度。由于合规工具和工件之间沿工件长度在车削操作，即使切割力是恒定的¯检验变化。这样的结果在一个非均匀直径的加工工件。戈比等人。[10,11]描述在车削工件和切削深度的¯检验之间的关系。的关系提供了一种用于误差补偿通过编程车床改®ED®内径减去两倍的莫迪®ED切削深度从直径在切割方法。然而，目前大多数的误差补偿的研究并未考虑这是一个加工过程的误差函数。误差来源于过程可以列为[12,13]：1、刀具磨损。2。工具去¯检验。3工件的¯检验。他们是独立的机床本身，以便他们可以使用机床测量，通过机器测量技术[13]。本文重点研究了一个重复测量和补偿系统，以减少加工过程中引起的工件直径误差的数控车削加工。本文首先介绍了®重复测量和补偿系统的基本结构。机上工件的亲®乐测量与补偿技术是描述未来。最后，车削一个真实的圆筒形工件的实验结果。通过这种技术的使用，所加工的工件可以有最大可能的加工精度。2。重复性的基本结构测量与补偿系统获得加工工件直径在车削操作的最大可能的精度，重复性误差的测量和补偿系统的研制。图2显示了该系统的基本结构。精确的工件将在几个通行证使用相同的加工条件。每个加工合格后，加工的工件直径检查沿其长度，与在机测量技术，将特定的®在本文的下一部分。的预期值与实测值之间的偏差计算和刀具路径的标称直径迪®ED再开始下一个通过补偿加工。它指出，加工工件的直径的精度，只有一个校正通过后，可能仍然没有最大可能值。可能还有残留的错误。减少工件直径误差的重复方案是必要的。补偿后的工件的直径可以通过相同的方法测量检查和刀具路径然后穆迪®ED开始进一步补偿通。这是重复的，直到工件达到最大限度的可能的车削精度。3。工件直径测量加工工件尺寸测量有三种模式。他们是在线测量，测量过程和测量过程的间歇后。在测量的过程发生的实际加工过程中没有任何中断的过程本身[14,15]。它为制造业的实时测量和质量控制提供了一个切实可行的解决方案。在测量过程中产生的信息被连续设置。然而，这是困难的®邪教使用车削加工中可能有大量的金属屑和干扰从冷却液。后处理测量上的一个独立的检验机如CMM的发生，在加工工件的过程[15]删除。这种方法的优点是，在一个单一的设置影响加工工件的所有误差源的影响，后处理测量包括。相比于在线测量，处理后的测量通常是在生产一些有缺陷的工件前的检查结果是已知的风险，结果耗时。工艺间歇测量也被称为机器测量或周期测量。不同于在线测量，加工过程必须在测量过程中发生停循环。加工后的工件进行评估或者在加工过程中或完成后，从设置[13,15]去除之前。机床测量是提高数控车削加工中心金属切削加工精度的最佳方法。在车削加工中，刀具磨损所造成的工件直径误差、刀具、工件¯de¯连接，是独立的机床本身，可以检查使用在机测量方法。在机器测量方面，采用了基于传感器的机床测量系统。各种各样的触摸触发探头已被应用于数控加工中心的机器测量。探头兼容的软件和硬件的需要，可用于机床的触摸探针信号响应。然而，许多机器都是正常®装有非探头兼容的控制器。在这种情况下，探针不能简单地应用于机床。有许多技术，可以用来实现对机器测量的探测系统。他们是软件解决方案，硬件解决方案和远程微机控制解决方案[16]。在一个®NE触摸传感器机Q-setter方法和工件测量的新本文开发了。3.1、精细触觉传感器的Q-setter方法本文介绍了利用®NE触摸传感器在非探头兼容数控车削中心机检验效果的新方法，具有q-setters。长期的Q-setter方法是一个缩写形式ª快速对刀装置º，安装在机床底座便于刀具偏移测量。刀具设置时，打开的Q-setter方法其工作位置，刀尖嵌合接触到它（图3）。当工具提示接触传感器，该工具将自动停止，而工具偏移量被记录。®修整工具的设置后，传感器是关闭的。该工具的偏移量保持不变，再使工具提示接触，与传感器。一个®NE触摸传感器不需要模拟机制，但只依赖于交换原理。®NE的触摸传感器使用的事实，mfwt系统电磁®ELD的各种电磁辐射源如伺服电机以及变压器产生。当一个先进的刀具接触工件，导电mfwt系统封闭循环和电磁电流产生周围循环（图4）。®NE的触摸传感器有两部分连接：1、环绕切割工具支架的线圈。线圈，作为电力变压器，具有转动和输出电流的横截面积，必要的数量。一个单独的放大器的®二电路产生开关ª在º信号时，它接收到一个输出电流从线圈而刀具在工件接触。因此，®NE的触摸传感器使刀具本身的接触探针。®NE的触摸传感器使用激光干涉测量系统的校准。结果表明，该®NE触摸传感器接触检测精度1mm更好。然而，刀具的运动的自动测定是困难的®邪教因为机床不到®NE触摸传感器开关ON或OFF信号作出反应。因此，新的®触摸探头不能简单地应用于工件的检查。基于对Q-setter方法测量功能，®NE的触摸传感器的检测策略，提出了一种应用®NE触摸传感器对机床工件的测量方法。3.2机床工件测量方法论本研究中所用的机床是数控车削中心，配备Q-setter方法。不同的电路输出端使用一个地方的Q-setter方法输出端口（图4）。该方法使得能够结合的Q-setter方法功能与该®NE触摸传感器在工件的机械工具。在应用机器工件检测程序，让工具提示环绕线圈碰开Q-setter方法中心。当工具被使用时，该偏移量将被记录下来。后来的Q-setter方法封闭和工具将用于其加工方式将工件。这之后的每一个转折的传球，让Q-setter方法打开一个小以便在其工作位置但不干扰是由卡盘夹紧工件或刀具的运动。现在，刀具在其上的机械测量模式工作。刀具接近工件，刀具接触工件时，开关ª在º信号出现和刀具自动停止。一个新的ª刀具偏置ºXT的®NE触摸传感器测量。新ª刀具偏移量和偏移在º工具的设置是因为测量基础变化之间的偏差：一是的Q-setter方法和使工件。在接触点的机器上测量工件直径：在刀具返回到其正常的加工模式的测量方式、刀具补偿重置为其初始值x和Q-setter方法是关闭的。这对机器检查方法有以下优点：1、当主轴停止时，机械加工的工件仍在机器上时进行。它扩展了传统的机床的功能作为一个测量机，减少了其他测量设备的要求。2，结合®NE触摸传感器的Q-setter方法传感器的功能使得它可以应用于机床，配备Q-setter方法。3，这是非常经济的因为它使用®NE触摸传感器代替昂贵的触发式测头。4，它消除了需要改变的工具，用于工件测量的探针，因为它使用的切削工具本身作为一个接触探针。在这种情况下，刀具具有2种工作模式：一种是加工方式，另一种是测量模式。然而，从机床的固有的几何误差和热误差产生的误差源是未被发现的机器测量。因此，该方法主要适用于精密机器或机器在加工过程中引起的误差，大大®明显大于几何和热误差等难加工或用大长径比±车削工件。4。工件直径加工误差补偿一旦确定工件的直径误差，为了提高工件的加工精度，必须开发出一种误差补偿装置。一种补偿在数控加工中常见的错误和容易的方式是通过工件程序修改®阳离子。为了消除工件直径的加工误差，在下一个补偿通过削减名义深度为莫迪®ED这就意味着在补偿转向的实际深度过程是削减和的名义深度总和工件直径误差。在实践中，机械加工通过所需的车削的尺寸在工件的直径，直径在dprog补偿程序可以通过亲—莫迪®ED®编程车削中心的最终直径减去两倍的莫迪®ED切削深度从直径切割前（图5）：5、实验结果与讨论在精密数控车削中心进行测量和补偿试验，以验证测量和补偿方法。工件材质为低碳钢。以下的硬质合金切削刀片采用几何：°GN=10，=8°，CN=10°，KR=75°，和刀尖圆弧半径Re=0.4毫米。切削条件：切削速度v=240米min21，进给量f=0.1毫米rev21，切削深度ap=0.5毫米。该工件的长度为100毫米，直径为30毫米的细长。该工具在设置刀具偏移，正在使用的工具是由Q-setter方法测量和记录。对机床的热状态进行了车削试验，计算了机床热变形时工件误差的变化。在直径误差的主要来源是加工过程中的错误，如刀具磨损，刀具和工件的¯¯检验检验，由于切削力。采用®NE触摸传感器的®RST车削加工工件通过后。然后，计算了工件直径的加工误差和下一把把的公称直径是莫迪®版下补偿转向通过使用迪®ED的程序实现。实验结果和无补偿如图6所示。水平轴显示工件的长度和垂直轴显示工件的直径加工误差。从图6可以看出®RST补偿通过后，用于加工直径精度图6。沿工件长度分布的加工误差。工件不满意®版进一步补偿需要通过重复上述测量和补偿系统降低工件直径误差。结果发现，工件可以多一个补偿传达到其最大可能的加工精度。试图继续减少直径的错误，通过额外的补偿传递失败。在相同的加工条件下，得到了类似的结果，在相同的加工条件下的实验。6。结论本文介绍了数控车削手术提高加工工件的直径的精度重复性误差的测量和补偿系统的开发。对机床工件的测量、误差补偿和实现进行了集成。介绍了一种对机床工件的测量技术。在数控加工程序中修改公称直径的方法来实现误差补偿。由于加工过程中的错误，如刀具磨损，刀具和工件的¯¯出厂检验，等等，都是独立的机床进行测量和校正。实验结果表明，在直径最大的错误是®RST补偿通和90%通第二补偿后减少了65%，比没有补偿。所需的重复测量和补偿方法，所需的至少2通的机械加工工件的直径，以达到最大可能的精度。还需要进一步的研究来解释机床的固有的几何误差和热误差，并且减少补偿的数目。