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1、如何選擇加工中心
為適應(yīng)用戶的不同需要，國際市場上推出了品種繁多的加工中心。一方面對用戶帶來方便，擴(kuò)大了選購加工中心的范圍，特別是專業(yè)性較強(qiáng)的用戶，可選購到適合本公司使用的機(jī)床。但對那些專業(yè)性并不很強(qiáng)的用戶帶來麻煩，要在基本性能相似的機(jī)床中去進(jìn)行決擇，以便選購到適合本公司使用要求且廉價的加工中心。通常，用戶在選購加工中心之前，首先要從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面對其進(jìn)行評價。
所謂經(jīng)濟(jì)評價主要是指機(jī)床的價格，所需配購任選附件的價格和售后服務(wù)費(fèi)用等。技術(shù)評價是對加工中心的技術(shù)性能作全面評價。只有充份掌握某種型號加工中心的技術(shù)性能之后，才能對它?quot;成本性能"作出較為完滿的結(jié)論。通常，對加工中
2、心進(jìn)行技術(shù)評價的項(xiàng)目可分為以下3大類：
規(guī)格其中包括加工空間的尺寸大小，主軸轉(zhuǎn)速范圍，進(jìn)給速度范圍，規(guī)范刀具的大小和范圍，數(shù)控裝置的能力和任選附件種類的多少等。
性能其中包括靜態(tài)精度、加工精度、移動精度、定位精度、熱變形狀況和抗振動性能等。
其它其中包括與系統(tǒng)的適應(yīng)性，維修保養(yǎng)是否方便，技術(shù)支持體制和安全性等。
近幾年來，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)開發(fā)了一些對機(jī)床性能進(jìn)行評價的方法，并制訂了靜態(tài)精度加工精度、定位精度、重復(fù)精度、熱變形及圓周運(yùn)動等試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。為了便于大家了解和應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)，本文將對圓周運(yùn)動試驗(yàn)和定位精度試驗(yàn)的有關(guān)內(nèi)容作一介紹。
圓周運(yùn)動
3、試驗(yàn)及其應(yīng)用
圓周運(yùn)動的試驗(yàn)方法
在ISO230/4圓周運(yùn)動試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中共規(guī)是了3種試驗(yàn)方法。
用一維測頭和基準(zhǔn)圓筒的方法。
用兩維測頭和基準(zhǔn)圓板的方法。
用球棒方法。
圓周運(yùn)動試驗(yàn)的應(yīng)用范圍很廣，可用于購入新機(jī)床之后的入廠檢驗(yàn)，定期保養(yǎng)檢查時的測試，還可用于對數(shù)值控制各種參數(shù)的調(diào)整等。
特別是在利用圓孤插補(bǔ)指令進(jìn)行加工時，它可發(fā)揮巨大的作用。即使在幾何形狀誤差中，可從軌方便也看出垂直度的狀況。還有是測量側(cè)隙，即使是按照定位精度試驗(yàn)?zāi)菢訙y量進(jìn)給停止位置的靜態(tài)方法，實(shí)際上也是利用進(jìn)給速度來測量側(cè)隙。這是一個很重要的特點(diǎn)。利用圓周運(yùn)動試驗(yàn)
4、可對以下項(xiàng)目作出判斷。
圓度精度其中包用圓弧插補(bǔ)加工時的工件圓度，轉(zhuǎn)換象限時的凸搭大?。ㄍ怀鲞\(yùn)動的程度），滾珠絲杠的安裝精度（出現(xiàn)周期性誤差）。
側(cè)隙精度即兩根軸之間的側(cè)隙的大?。▽?shí)際上是用進(jìn)給速度進(jìn)行評價）。
幾何形狀精度即垂直度誤差的大小和直線度誤差的大小。
定位精度即兩根軸定位精度的一致性程度及對間距誤差進(jìn)行修正的大小。
數(shù)值控制的調(diào)整程度即對伺服增益的調(diào)整程度（位置環(huán)增益、速度環(huán)增益）和跟誤差（速度上升時的半徑縮小狀況）。
圓周運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用
對機(jī)床性能進(jìn)行評價圓周運(yùn)動試驗(yàn)是從使用G編碼的G02和G03的3個平面，即X
5、Y平面、YZ平面和ZX平面內(nèi)圓弧插補(bǔ)運(yùn)動的結(jié)果了解：
在幾何形狀運(yùn)動誤差范圍內(nèi)的垂直度和直線度。
在數(shù)控裝置參數(shù)設(shè)定范圍內(nèi)，對增益（位置環(huán)增益、速度環(huán)增益），間距誤差補(bǔ)和側(cè)隙誤差補(bǔ)償是否適當(dāng)。
伺服機(jī)構(gòu)的固有半徑縮小。
其它誤差，如防護(hù)罩伸縮和其它運(yùn)動工作臺等的編碼、支架等是否有物理性干涉。
預(yù)計今后將用于交付機(jī)床的最初階段對進(jìn)給速度和測量半徑等各種變化加以測定。如果一臺機(jī)床看上去有明顯的誤差，其原因不外乎是有側(cè)隙、垂直度出現(xiàn)誤差、位置環(huán)增益不一致和半徑縮小等4個方面。特別是最近對高速旋轉(zhuǎn)的小直徑立銑刀進(jìn)給時，其速度比以往的速度高得多，因而圓周運(yùn)
6、動試驗(yàn)成為一種重要的評價因子。對被加工工件精度的預(yù)測從圓周運(yùn)動的測量結(jié)果可以很好地掌握被加工件的圓度狀況。
當(dāng)用旋轉(zhuǎn)刀具切削時，將出現(xiàn)大于刀具半徑的平均化效果，往往辨認(rèn)不出用圓周運(yùn)動試驗(yàn)所獲的微小凹凸現(xiàn)象。這是因?yàn)楸磺邢鞴ぜ艿毒吆颓行嫉挠绊懰斐傻?。而由圓周精度運(yùn)動所得到的軌不包含這種影響。
但從來自用戶的圓周運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果和用圓度測量儀測出的結(jié)果來看，圓周運(yùn)動試驗(yàn)的結(jié)果并不很準(zhǔn)確，而用切削方法可獲得較精確的結(jié)果*C因而有人提出不再使用圓周運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果的意見。產(chǎn)生上述問題的主要原因是在用圓度測量儀進(jìn)行測量時要使用低通濾波器。如果用15和25波峰截止時就與圓周運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果不相吻合
7、。用500波峰截止時則完全可以取得一致。最近，在加工小零件和小型模具部件時，發(fā)現(xiàn)用上述數(shù)控裝置參數(shù)設(shè)定對半徑縮小的影響大于小半徑圓周運(yùn)動軌的機(jī)床幾何形狀誤差。
但目前很難購買到可測量小半徑的裝置，所以希望開發(fā)廉價的測量裝置。選購加工中心對圓周運(yùn)動軌的調(diào)查根據(jù)使用目的，事先對機(jī)床的圓周運(yùn)動軌進(jìn)行調(diào)查，則可以對該機(jī)床是否能滿足加工精度要求作出判斷，并對整個圓的形狀，調(diào)換象限時突搭的大小，微小的振動成份，周期性誤差、由間距誤差補(bǔ)償形成的臺階差等固有差值加以確認(rèn)。
可以直率地說，這些都是技術(shù)能力引發(fā)的差值。例如頻繁地實(shí)施間距誤差補(bǔ)償，那么就可發(fā)現(xiàn)間距誤差補(bǔ)償處軌的臺階差。當(dāng)這種臺階
8、差值大到不能忽略時，那么說明這種間距誤差補(bǔ)償方法不適當(dāng)。可以說是因?yàn)椴捎昧苏`差大的滾珠絲杠和刻度尺所致。這種事前進(jìn)行圓周運(yùn)動軌的調(diào)查，可以清楚地顯示出機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)和裝配技術(shù)，如導(dǎo)準(zhǔn)面的設(shè)計技術(shù)，進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，以及它們與數(shù)控參數(shù)的復(fù)雜聚合度特征。
定位精度試驗(yàn)定位精度試驗(yàn)的重要性按照ISO230/2標(biāo)準(zhǔn)的定位精度試驗(yàn)，是在整個移動長度范圍內(nèi)（對長度小于2,000mm的軸而言），對指定的最少5點(diǎn)，最多21點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行定位，然后對求出的經(jīng)5次往復(fù)運(yùn)動的各目標(biāo)位置的設(shè)定值與實(shí)際停止位置的偏差值進(jìn)行評價。將用激光測長儀所獲得的離差平均值及其離散作為指針，求出測量值的標(biāo)準(zhǔn)離差σ，按指
9、定項(xiàng)目求出評價值。評價項(xiàng)目共有最大逆轉(zhuǎn)差B=max[1Bil]、平均反復(fù)差B=1/mBi、單方向反復(fù)精度R↑=max[Ri↑]與R↓=max[Ri↓]和雙向反復(fù)精度R=max[R1]等10項(xiàng)。
欲求出這些評價值并不是一件很簡單的事情。但這些評價值不僅能證明它與加工精度的相關(guān)性，還可以認(rèn)別各項(xiàng)目與尺寸精度關(guān)系的密切程度。定位精度利用的數(shù)據(jù)是列于表格中的各種參數(shù)。如果對以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的表示方法不甚理解，那么很可能徒勞地選擇了過高精度的機(jī)床。若在自己工場中安裝好機(jī)床、以后直接對它進(jìn)行測量，就有可能無法測出其最初的精度。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)是的基本條件是全面地綜合了用戶和制造廠的意見而確定的。其中有進(jìn)給速度
10、（包括快速進(jìn)給和特定的進(jìn)給速度），預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)條件（如何預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)？用何種進(jìn)給條件實(shí)施？）以及測量環(huán)境溫度（如何設(shè)置恒溫寶？恒溫寶的溫度如何？）等。這些項(xiàng)目事先都應(yīng)該加以確定。上面已經(jīng)講過，在選擇機(jī)種時都要對產(chǎn)品樣本中的數(shù)值加以比較。但必須注意的是列于產(chǎn)品樣本中的數(shù)值幾乎不說明是在怎樣條件下獲得的。但在實(shí)際使用中，很可能用戶所具備的條件與制造廠的條件不一致，致使測試結(jié)果與樣本中的數(shù)值不相符合。
試驗(yàn)條件之一是預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)條件。有的機(jī)床的一根軸需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)幾個小時之后才能穩(wěn)定。而在工場中，通常經(jīng)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)之后即開始測量。有時由于機(jī)床逐漸冷而出現(xiàn)目標(biāo)位置之間距離不斷縮短的現(xiàn)象。為了得到穩(wěn)定的結(jié)果，在未
11、經(jīng)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，用非常短的時間進(jìn)行測量。
按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定測量5次，然后進(jìn)行反復(fù)測量。這樣基本上可以掌握機(jī)床的穩(wěn)定狀態(tài)。定位精度試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用定位精度試驗(yàn)的結(jié)果可以作為間距誤差補(bǔ)償和側(cè)隙補(bǔ)償值加以應(yīng)用。上面所介紹的定位精度試驗(yàn)結(jié)果與被加工件的尺寸精度和位置精度有直接的關(guān)系。ISO標(biāo)準(zhǔn)中對雙向定位反復(fù)精度的重視程度甚于單方向定位時的反復(fù)精度。因?yàn)閷τ谀繕?biāo)位置來講，當(dāng)工件從正方向和負(fù)方向分別接近刀具時的尺寸離散程度大于從一個方向接近刀具的離散程度。例如在加工立方體的側(cè)面時，顯示出兩個平面之間尺寸估算值的精度最差。
總之，在選擇機(jī)種時所實(shí)施的定位精度試驗(yàn)，希望在完全適合于用戶使用狀能下進(jìn)行，并使用所獲得的評價結(jié)果。定位精度試驗(yàn)的問題定位精度試驗(yàn)中的主要問題是沒有在完全適合于用戶使用狀態(tài)的條件下進(jìn)行測定。特別是在大批量的續(xù)生產(chǎn)時，為了加工大量零件機(jī)床需運(yùn)轉(zhuǎn)很長時間。在這個期間是否始終能穩(wěn)定在與定位精度試驗(yàn)所得結(jié)果相同的位置處是一個很大的問題。這種現(xiàn)象對以往數(shù)控機(jī)床加工精度要求為10um水平時，還沒有多大問題。
而現(xiàn)在產(chǎn)品的加工精度要求達(dá)到超微米的水平，那就不能忽視由于機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度變化而引發(fā)的定位精度變化。所以現(xiàn)在特別強(qiáng)調(diào)購入新機(jī)床之后，必須在與實(shí)際加工狀態(tài)相符合的條件下進(jìn)行定位精度試驗(yàn)。
如何選擇加工中心
