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四軸cnc加工過程中,減少形狀誤差可以從以下幾個方面入手:
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機床設(shè)備與刀具方面
機床精度檢測與校準
定期檢查機床幾何精度:四軸cnc機床的幾何精度直接影響加工形狀的準確性。需要定期檢查各軸(包括 X、Y、Z 軸和旋轉(zhuǎn)軸 A 或 B)的直線度、垂直度和平行度。例如,可以使用激光干涉儀來檢測機床各軸的直線度誤差,對于發(fā)現(xiàn)的誤差通過調(diào)整機床的地腳螺栓、導(dǎo)軌墊片等方式進行修正。
校準旋轉(zhuǎn)軸精度:由于四軸加工涉及旋轉(zhuǎn)軸,所以旋轉(zhuǎn)軸的精度至關(guān)重要。檢查旋轉(zhuǎn)軸的軸向竄動和徑向跳動,通過專業(yè)的檢具(如百分表)進行測量,對超出精度范圍的情況,調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸的軸承預(yù)緊力或更換磨損的軸承來恢復(fù)精度。
刀具選擇與管理
合理選擇刀具類型和尺寸:根據(jù)加工零件的形狀、材料和精度要求選擇合適的刀具。例如,對于復(fù)雜曲面加工,選用球頭銑刀可以更好地貼合曲面形狀,減少形狀誤差;對于高精度孔加工,使用高精度的鉸刀或鏜刀。同時,刀具的直徑和長度要根據(jù)加工部位的尺寸和深度來確定,避免刀具過長導(dǎo)致剛性不足而產(chǎn)生振動和形狀誤差。
保證刀具質(zhì)量和精度:使用高質(zhì)量的刀具可以有效減少形狀誤差。檢查刀具的制造精度,如銑刀刀刃的圓跳動、鉆頭的刃口對稱性等。在刀具安裝前,要進行精度檢測,對于不符合精度要求的刀具應(yīng)及時更換。并且,在加工過程中要根據(jù)刀具的磨損情況及時更換刀具,磨損的刀具會改變切削刃形狀,導(dǎo)致加工尺寸和形狀不準確。
加工工藝規(guī)劃方面
工藝路線優(yōu)化
合理安排加工順序:在四軸cnc加工中,合理的加工順序可以減少零件變形和形狀誤差。例如,對于具有復(fù)雜輪廓和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件,先加工基準面和定位孔,然后再進行其他特征的加工,這樣可以確保后續(xù)加工有精確的定位基準,減少累積誤差。對于需要多次裝夾的零件,要考慮裝夾位置和順序?qū)π螤罹鹊挠绊?,盡量減少裝夾次數(shù),并且在每次裝夾時保證裝夾精度。
粗加工與精加工分開:將粗加工和精加工分為不同的工序進行。粗加工時,采用較大的切削用量快速去除余量,但會在零件表面留下較大的加工應(yīng)力和較粗糙的表面。精加工時,使用較小的切削用量來提高零件的表面質(zhì)量和形狀精度。例如,在四軸銑削加工中,粗加工可以采用分層銑削的方式,為精加工預(yù)留 0.3 - 0.5mm 的余量,精加工時再以更高的轉(zhuǎn)速和更小的進給量進行加工,以獲得更精確的形狀。
切削參數(shù)優(yōu)化
選擇合適的切削速度、進給量和切削深度:切削參數(shù)對加工形狀誤差有顯著影響。根據(jù)加工材料、刀具材料和機床性能來選擇合適的切削速度。一般來說,較高的切削速度可以提高加工效率,但過高可能會導(dǎo)致刀具磨損加劇和加工表面質(zhì)量下降。進給量和切削深度要根據(jù)零件的形狀精度要求和刀具的承受能力來確定。例如,對于高精度的曲面加工,應(yīng)采用較小的進給量,以確保刀具能夠精確地沿著曲面輪廓運動,減少形狀誤差。
考慮切削液的使用:切削液在加工過程中有冷卻、潤滑和排屑的作用。合理選擇切削液的類型(如水溶性切削液、油性切削液)和供給方式(如澆注式、噴霧式)可以有效減少刀具磨損和加工熱變形。例如,在加工容易產(chǎn)生熱量的金屬材料(如鈦合金)時,使用高效的冷卻切削液可以降低切削溫度,減少因熱膨脹導(dǎo)致的形狀誤差。
編程與軟件應(yīng)用方面
精確的編程和刀路規(guī)劃
采用高精度的編程指令:在四軸 CNC 編程中,使用精確的編程指令來控制刀具路徑。例如,對于旋轉(zhuǎn)軸的控制,要根據(jù)零件的幾何形狀和加工要求準確地編寫旋轉(zhuǎn)角度和運動軌跡。利用刀具半徑補償和長度補償功能,確保刀具在加工過程中的實際運動軌跡與編程軌跡一致,減少形狀誤差。
合理規(guī)劃刀路:通過軟件模擬和優(yōu)化刀路,避免刀具在加工過程中的急劇轉(zhuǎn)向和頻繁的加減速。例如,在曲面加工中,采用等距環(huán)切或螺旋式刀路可以使刀具切削力更加均勻,減少因切削力變化導(dǎo)致的零件變形和形狀誤差。同時,要考慮刀具的切入切出方式,避免在零件表面留下痕跡和形狀誤差。
軟件補償與誤差修正
利用軟件補償功能:現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)大多具有誤差補償功能。通過對機床的測量誤差進行分析,將補償數(shù)據(jù)輸入到機床控制系統(tǒng)中,在加工過程中自動進行誤差補償。例如,對于機床的反向間隙誤差,可以通過在控制系統(tǒng)中設(shè)置反向間隙補償參數(shù)來減小其對加工形狀的影響。
加工過程中的在線監(jiān)測與反饋修正:采用在線監(jiān)測系統(tǒng),實時測量加工零件的尺寸和形狀。通過傳感器(如激光位移傳感器、視覺傳感器)獲取加工過程中的數(shù)據(jù),與編程模型進行對比,當發(fā)現(xiàn)形狀誤差超出允許范圍時,及時調(diào)整加工參數(shù)(如刀具補償量、切削深度等)進行修正。