触控机床加工技术

触控机床加工技术（精选九篇）

触控机床加工技术 篇1

1、系统参数设置

在实际的生产加工中, 车床系统是直接作用于工件的, 其参数的设置, 直接关系到工件的产品质量。因此, 在加工多线螺纹之前, 必须熟悉车场系统的参数设置。

车刀材质及车刀角度, 一般来说, 车削多线螺纹所选择的刀具需要根据工件的材料来选择, 若工件的材料是普通碳素结构钢, 且螺距小于3mm的梯形螺纹, 可选用硬质合金刀具;若工件是硬质合金, 则应采用Y T 1 5或Y W 1车刀材质的车刀。

2、分线方法

多线螺纹的各螺旋槽在轴向是等距分布的, 在端面上螺旋线的起点是等角度分布的在车削过程中, 解决等距分布的方法叫分线, 常用的分线方法有如下两种。

2.1 圆度分线法

圆周分度法是根据多线螺纹的各条线在圆周等距分布进行分线的, 各起始点在端面上相隔的角度为。式中, θ多线螺纹各起点在端面上相隔的角度;n多线螺纹的线数。

2.2 轴向分线法

当车好一个螺旋槽后, 把车刀沿工件轴向移动一个螺距, 再车削另一条螺旋槽的分线方法称为轴向分线法, 其操作方法和卧式车床加工多线螺纹所用的小滑板分线一样, 只要改变起始点的坐标就可以了, 即加工第2条螺旋线的起点跟加工第1条螺旋线的起点方向相差一个螺距即可。

3、加工进给方法

3.1 直进式切削方法

直进式切削方法是在每次螺纹切削往复行程后, 车刀沿着横向 (X轴方向) 进给, 多次反复进给完成螺纹切削加工, 一般多用于小螺距螺纹加工。如图1所示。

3.2 斜进式切削方法

在粗车螺纹时, 每次螺纹切削往复行程后, 车刀除了沿着横向 (X轴方向) 进给外, 还沿着纵向 (X轴方向) 做微量进给称为斜进式切削方法, 此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。如图2所示。

4、多线螺纹分线误差的修正方法

多线螺纹车削过程中, 要经常采用合适的测量方法对尺寸精度和分线误差进行检验, 以指导下一步的加工。除了对齿厚尺寸、中径尺寸的控制外, 在精加工时, 还必须对分线误差进行修正由图3可知, 多线螺纹的导程L=a+a’+b+b, 如果分线准确, 则多线螺纹的螺距P=L/2=a+b=a’+b’, 只要保证a=a’ (或b=b’) 自然也就保证了b=b’ (或a=a’) ;如果分线不准确, 则a+b≠a’+b’, 即可能出现a=a’, b≠b’ (或b=b’, a≠a’) 用三针 (单针) 测量和用齿厚卡尺测量时有以下几种情况:

(1) 若a>a’, b

(2) a=a’, b>b’, 则需均匀修车A’、B两面, 使a=a’, b=b’.修正时, 可先以A面为基准, 用表控制精确前移一个螺距修正B面, 然后以B’面为基准, 用表控制精确后移一个螺距修正A’面

(3) b=b’, a>a’, 则需均匀修车B, B’两面, 使a=a’, b=b’.修正时, 可先以A面为基准, 用表控制精确前移一个螺距修正B面, 然后以A’面为基准, 用表控制精确后移一个螺距修正B’面

(4) 只满足a=a’ (或b=b’) , 此时尺寸处于最小极限偏差时, 四个侧面都已经没有精车余量, 因此, 进行任何分线不均匀性的修正, 都将产生尺寸b或b’的超差。此种情况下分线修正只有在被修正面的齿厚b或b’有余量时才能进行。

5、结语

在实际加工多线螺纹的操作中, 要根据工件的材质, 合理的选择不同硬度、不同角度参数的刀具, 同时, 采用正确的方法将其安装;通过计算多线螺纹的螺距, 确定车床的主轴转速;根据现场的情况, 选择符合实际的分线方法以及加工进给方式。最后, 若因操作不当造成分线误差, 可以按照文中介绍的方法进行修正。

参考文献

[1]吴才有, 张桦.数控车床加工技术[M].机械工业出版社, 2009.

[2]雷午生, 将增福.车工[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2003.

数控机床机械加工技术研究论文 篇2

1数控机床的应用范围和要求

1.1数控机床的使用范围

数控机床的使用范围很广泛，可生产品种多且批量小的零件，也可应用于形状特殊结构复杂或者经常更改形状的产品，甚至对一些购买时价格贵且不能随便报废的产品也是可以使用数控机床的，这样更能保证产品的质量和效率。在一些需要批量大，对精度的要求又比较高的产品使用现代化的机电一体数控机床效果更好[2]。

1.2数控机床的使用要求

数控技术的机械加工机床分析 篇3

随着我国经济的飞速发展，科技水平显著提高，机械制造领域呈现出蓬勃发展的态势。在对一个国家科技经济发展水平进行评价是，机械加工技术水平是一项重要指标，而随着数控技术的发展和应用，又标志着国家经济发展水平迈上了一个新台阶。因此，大力发展数控技术，对于机械加工行业乃至整个国家的经济水平的发展都具有推动作用。数控技术历经多年的发展，已经得到广泛的推广和应用，在多个行业领域应用都取得了良好的效果。特别是在机械制造领域，数控技术的应用为此领域的发展无疑注入了更为强大的推动力，受到越来多的行业、越来越多的人们的关注和研究。为了能够在机械制造领域中将数控技术的效能得到理想的发挥，使科学技术充分转化为生产力，本文对数控技术的机械加工机床从基本原理出发，对其应用进行研究和分析。

1、数控技术的基本原理

1.1数控技术的含义

数控技术是通过对采集的数字信息进行分析和控制，实现对机械加工设备的基本运行和加工程序的数字化控制，实现机械加工设备自动化运行。数控技术是多种先机技术的集成，以机械制造技术、传感器技术、机电技术、网络信息技术以及通信技术为关键技术支撑。其工作流程为在设备运行工作之前首先对其加工步骤进行编程，设计程序指令，准备工作完成后设备开始工作，在其工作运行的过程中通过程序指令对设备的加工操作加以控制。数控技术的应用是机械加工在灵活性方面得到明显的提升，减轻了人工操作的工作量，也减少了人为操作带来的失误，大大提高了机械设备的加工质量和效率。

1.2数控技术的工作原理

计算机系统是数控技术的主要装置，其所具有的功能模块和接口单元能够与数控机床所具有的各项功能相互适应、相互匹配。对机床在运行过程中可通过计算网络来对工作台进行定位，实现对机床的远程操作和控制。数控技术在应用过程中，首先要注意对工件所处的位置进行必要的固定处理，以保证事先编号的程序能够实现正常的运行，特别是刀具给定速度的设定一定要科学合理。数控技术装置具有插补功能，要将其有效利用，通过深入设备将需要的数据信息输入后，在将每一个坐标轴的移动分量向其各自对应的驱动电源进线传输，以保证机床的切削加工能够按照预先编制的路径准确运行。数控技术装置在运行工作的过程中会将收到的数据信号快速的向控制装置反馈，由计算机的中央处理器对收到的数据信息进行分析，再由控制系统根据数据分析结构发出控制指令，从而实现机床各个部件保持有序的加工运行。数控系统根据零件轮廓线型的有限的数据信息量，保证能够正常处理每一项数据质量，实现精确高质量的加工。

2、数控技术在机械制造领域中的应用

2.1在机床设备中的应用

数控技术在机床设备中应用是现代机械加工领域实现机电一体化的重要标志，显著的提高机床的加工质量和加工效率。数控技术通过计算机系统对机床的中心系统发出控制质量，机床根据接收到的控制指令完成各种加工动作，从而使机床的自动化加工。数控技术根据目标零件的几何信息和加工工艺信息进行数字化处理，通过单片机程序来实现对加工质量的控制，保证加工的产品符合生产的要求。在机械加工机床上将数控技术加以应用，使机电一体化加工得以实现，同时使机械制造行业领域具有了多元化控制的能力，是机械加工的范围进一步扩大，能够满足更为复杂零件加工制造的需求，推动了机械加工行业的前进步伐。

2.2数控技术在工业生产中的应用

在工业生产领域，数控机械被应用在机械设备生产线上，以计算机技术为主要技术支撑，通过计算机中输入的生产信息对生产程序进行设计编程。数控技术的应用有效的解放了人工操作，减少了人力的投入，取而代之为机械化操作，既降低了工人的劳动强度，又减少了人为操作的失误率，使人工操作难以完成的任务通过机械化操作得以完成。数控技术较之人工操作加工加工质量更高，加工效率呈多倍增长，生产成本减少，经济效益增加。另外，如果机械设备突然发生故障，传感系统和自动化检测系统可及时的将故障信息发送给计算机中心系统，及时中断机械的加工运行，既避免了故障的扩大化，也保证了操作人员的人身安全。

2.3在机械加工系统中的应用

随着机械加工设备的更新换代，其控制系统也相应的不断升级，各大制造商开始在机壳的基础制造中引进焊件。数控气割技术的应用，使很多棘手的问题得到了良好的处理，如能够使压缩接触面积更加均匀，更好的实现密封，使产品内外环凹凸曲面的加工精度问题得到灵活的解决。在机械浮动油封的生产过程中应用数控技术，也同样取得了良好的效果。现代机械加工设备结合数孔机床编程技术，可通过预先编制的程序实现自动化机械加工，使加工产品无论在质量上还是精度上都满足产品的要求。

3、提高数控技术生产效率的有效措施

3.1提高自动化程度 一般来说自动化程度越高，越有利于加工效率的提高，因此，提高自动化程度，可使数控机床更好更快的生产。通过对柔性制造单元、柔性生产线以及复合加工等技术的充分利用，能够使生产加工在实现自动化的同时更具有连续性，从而使生产效率得到大幅度的提高。

3.2优化加工过程 对加工过程进行优化，可大大缩短生产加工的准备时间，利用先进的机械设备、铣削刀具，自动进给系统以及先进的制造执行系统，可是设备的开动率得到有效的提升，同时还能够保证设备的完整性，实现数控机床高效、持续运行。

3.3优化加工设计与加工工艺 优化数控机床的加工设计与工艺有利于提高其生产加工效率。可在保证生产加工质量的前提下，缩短加工时间，保质保量的完成加工任务。可使用性能和速度较高的数控机床或较为先进的刀具，利用计算机进行数控机床的仿真模拟，优化对数控加工程序的控制，提高主轴的加工效率和数控机床的切削效率。

综上所述，国家经济的发展促进了各行业领域的发展进步，各种复杂零件的需求量的大幅度增加，使机械制造加工行业的生产压力加大。面对机遇与挑战并存的局面，应用数控技术无疑为机械加工机床注入了新的动力。随着各种先进技术的开发升级，数控技术也朝着多样化和多元化的方向发展，数控程度越来越高，从最初的一台控制发展到多台控制，自动化程度，自动控制技术成为核心技术得到更为充分的利用。应用数控技术的机械加工机床的发展前景非常广阔。我们要把握数控技术的原理，分析其在机械制造领域中的应用，潜心专研数控机床增效的途径，发展创新，使数控技术与机械制造越来越好的结合。

数控机床加工误差分析及其修正技术 篇4

一、误差产生的原因

1、加工原理误差

指的是采用了近似的成形运动或近似的刀具刃口轮廓进行加工而产生的误差。采用近似的成形运动或近似的刀具轮廓, 虽然会带来加工原理误差, 但往往可以简化机床或刀具的结构, 有时反而可以得到高的加工精度。因此, 只要其误差不超过规定的精度要求, 生产中仍广泛应用。

2、计量器具引起的误差

计量器具引起的误差是由于计量器具本身在设计、制造、装配和使用中不准确引起的误差。综合反映为示值误差和示值的变动性而影响测量结果。

3、方法误差

方法误差是由于测量时选择的测量方法和被测量件的定位方式不完善引起的测量误差。例如, 在接触测量中测量力引起的计量器具和零件表面变形误差, 间接测量中计算公式的不精确, 测量过程中工件安装定位不合理等。这类误差也是不可避免的, 但还是可以设法减小和预防的, 如尽可能减小测量力, 工件安装定位要合理等方法都可以减小方法误差。

4、系统变形引起的误差

指在测量时系统形状变化所引起的误差。系统变形包括温度、湿度和振动等因素引起的, 例如:工艺系统受热变形, 工艺系统在各种热源的作用下, 发生热胀冷缩, 从而破坏了工件和刀具间的相对位置或相对运动关系, 造成加工误差。在生产过程自动化和精密加工迅速发展的今天, 对工件的加工精度和精度稳定性, 提出了更高的要求。据统计, 在精密加工和大件加工当中, 由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40%-70%。[2]

5、人员误差

人员误差是指测量人员主观因素和操作技术不当引起的测量误差;主要原因是疏忽大意、主观臆断和技术不符合标准要求等, 这类误差是完全可以避免和预防的。

二、误差修正技术

误差修正技术是计量测试与仪器制造领域的重要研究内容之一。由于它具有显著的经济效益, 能够以较低的成本来大幅度提高精度, 所以受到广泛重视。随着计算机的普遍应用, 使误差修正技术发展十分迅速, 并已成为现代计量测试与仪器的重要组成部分。当今, 误差修正技术应用广泛, 不仅可以修正系统误差, 而且可以在一定程度上对随机误差进行修正, 或者对系统误差和随机误差的综合影响进行动态实时修正。误差修正大体可分为下面几种:

1、系统误差修正

由于在测试技术及仪器的误差因素中, 一般是系统误差的影响较大, 因此传统的误差修正对象皆是系统误差, 需先测得系统误差值, 测量时再对测量结果进行修正。系统误差的特点是具有确定性, 对测量结果的影响有一定规律, 可建立相应的误差模型, 并通过事先测定将误差分离出来再予以修正。有些系统误差可根据其本身具有的特定规律, 采取一定的方法 (如对称法、多位法) 在测量过程中或数据处理时自动消除误差的影响, 而不必将误差值测定出来。

2、实时测量误差修正

根据误差分析计算结果, 对主要误差项用安装在测量系统上的传感器对某项误差进行在线实时测量, 然后将测得的误差信号送入计算机对测量结果进行修正。它可实时修正系统误差和随机误差的综合影响, 效果较好。但由于需安装专用的高精度传感器, 因此只适用对少数主要误差项的实时修正, 否则代价较大。

三、结语

误差修正技术以其明显优势而得到迅速发展与普遍应用, 已成为计量测试与仪器设计制造工作中必须考虑的技术之一, 但尚有一些问题需要不断研究解决, 目前正向动态、快速、高精度方向发展。经过一致努力后, 误差修正技术将会发展到一个新的水平。

摘要：数控机床加工误差主要是由机床系统、编程、定位、刀具和环境等多方面因素引起的。本文就数控机床加工误差产生的原因作了详细的分析, 分析误差产生的原因。并对数控机床的误差修正技术组成内容进行了分析。通过数控机床误差修正可以进一步提高机床的精度, 为提高我国制造业水平做出贡献。

关键词：系统误差,随机误差,误差修正

参考文献

[1]冯之敬:《机械制造工程原理》, 清华大学出版社, 1999年。

基于数控技术的机械加工机床研究 篇5

1) 国际发展趋势。从上个世纪的四十年代到五十年代计算机被发明以来, 全世界的各个行业都发生的翻天覆地的变化, 而作为可以代表一个国家加工业发展速度标志之一的机械加工技术更是随着计算机的发展在不断地更新, 对一个国家的科学技术发展水平进行衡量时, 其中非常重要的一项检测标准就是数控技术的发展水平。目前数控技术正着多样化的趋势去发展, 随着数控技术程度的集成度的越来越高, 数控机械加工机床逐渐由原来的一台向多台发展, 进而实现一个全新的多元体制进行控制。

2) 我国的发展趋势。在我们国家, 此项技术整个数控机床行业的机械加工中不断向前发展, 广泛运用于各类机械加工中, 科研队伍潜心研究并且将此技术在机械加工中不断推广并在不同的企业进行实施, 使得数控机床有了飞快的发展, 目前看来, 数控机床未来的发展方向是实现自动化, 数控机床不断提升其加工的速度, 也就是说数控技术在机械加工行业中已经逐渐成为了企业的加工技术核心, 机械加工技术不断提升, 实际上就是在缩短机械加工周期, 另一方面机械加工精确的提升会减少残次品的产生, 同时可以减少机械加工的环节从而使生产成本降低, 提升整个企业的实际效益。

2 数控技术的原理

2.1 什么是数控技术

数控技术指的就是通过对数字信息进行采用, 来实现对机械加工的有效控制, 从而达到提高机械自动化效率的目的。数控技术主要包括了以下的几个技术:没有改造的机械制造技术、确保准确性的传感检测技术、实现远程控制的网络通信技术以及光机电技术。在控制技术工作开始之前要将编好的程序输入进去, 之后通过计算机来执行程序指令来实现对设备的控制。我们可以知道, 数控技术对机床的发展起到了促进的作用, 使机械加工在加工的灵活性以及加工的效率方面都有了很大的提升。我们可以说, 数控技术在提升机械加工效率方面起到了很大的作用, 在这样的背景下, 科研人员也在不断提升数控系统的性能, 可以很好的应用于不同机械加工设备。

2.2 数控技术工作原理

在数控技术装置当中包含了几个系统这里面包括了计算机系统、同数控机床功能配套的接口单元以及各个功能模块结构, 在装置当中计算机系统的作用是通过网络实现远程操作, 这样就可以实现工作台的精确定位, 从而使整个加工效率不断提升。除此之外, 想要编制的计算机程序可以按照之前的想法运行, 需要将工件的位置在加工之前做好固定的处理, 在这样特别要注意的是工件的加工速度。之后通过输入设备将数据输入进去, 在驱动电中输入对应的坐标轴的移动分量, 这样就可以确保机床的切削运动是按照既定路线去执行, 而这些功能可以实现都是装置的插补功能来实现的。整个装置的控制部分可以说都是由计算机来实现的, 在工作的过程中我们所要做的就是将数据信号输送到控制装置当中, 计算机的中央处理器会对所输送的数据信息分析和处理, 这样就会使设备的加工部件正常去生产加工, 数控系统也会通过零件的各个信息, 来进行加工处理, 并且保证其精密性。

3 数控技术在机械制造领域中的应用分析

3.1 在机床设备中的应用

在机械加工这一技术的发展中, 数控技术对于这一技术不断的发展起着推动作用, 同时是组成现代机电一体化重要部分, 不断提升机械加工机床的效率。计算机通过其数控系统发出事先编好的指令, 来对机床的中心系统进行控制, 使机床可以执行各种不同的动作指令, 这样机床就可以按照程序加工出想要的机械零件。数控技术的运用使传统的机械加工模式彻底发生了改变, 将所要加工零件的参数进行处理成为计算机可以读取的数字信息, 实现数控技术代替人工操作。另外一方面, 将计算机数控技术应用于机械加工行业, 使此行业在加工领域方面扩大了, 配合更加有序, 而且在更换机械加工零件时不必调整原有机床工作台的位置, 这样就可以加工更加复杂零件加工要求, 这样就打破了原有的加工模式。

3.2 在机械加工系统当中的应用

数控技术在机械加工系统中, 帮助其提升了加工技术及工艺, 可以适应机械加工的持续发展。机械加工设备的控制系统随着不同技术的发展也是在持续更新, 推进了机壳毛坯制造商持续的引入先进的焊件以适应更新。在这里如果我们采用数控气割这样的技术, 就轻而易举的解决上述问题中的大部分, 特别是可以非常容易的将单件下料的问题解决掉, 在数控系统中要做的只是使压缩接触面积保持均匀, 就可以确保产品的各个曲面保持加工精度, 保持从毛坯料制成成品这个加工过程是不间断的。另外一个方面是, 将数控系统引入到机械浮动油封结构当中, 很大程度提升了设备的效率, 机械设备通常都是结合数控镗铣床编程加工的, 所以当加工零件发生变化, 只要给宝齿形子程序就可以了, 再进行角度的调节, 这样既符合产品要求, 同时满足不同零件的精度要求, 改进加工效率、节约资源。

3.3 如何提升数控机床的效率

数控机床还在持续的发展当中, 所以无论是加工设备还是加工的工艺中都还有一定的改进空间, 数控机床在进行加工之前需要较长的时间去进行准备, 当出现故障的时候需要很长的时间进行调试, 这样就影响到了整个机床的效率。相关的工作人员通过对这些存在问题的分析, 同时结合国内外一些拥有先进数控加工技术国家的数据, 给出了一些提升数控机床效率的方式, 这些方式包括了使数控机床不断提升其自身的自动化程度, 对加工过程不断进行优化, 不断对加工工艺、加工设计进行优化。

4 结语

随着科技的进步, 数控技术也在不断发展和进步中, 而且已经逐渐成为了衡量一个国家科技水平的标准之一, 目前看来数控技术已经应用于机械加工机床当中, 多个领域都有应用, 基于数控技术的机械机床加工精度在不断提高, 想要确保加工精度, 数控机床就只能将加工的周期在原来的基础上缩短, 只有这样才能使数控机床在加工成本上方面降低。总之, 数控机床轴的速度在不断提升, 同时随着自动化程度不断的发展, 在机械加工方面数控技术中越来越重要, 所以要不断发展数控技术, 以适应未来的发展。

参考文献

[1]辛长德.数控技术在机械制造中应用及发展[J].科技创新与应用, 2012.

基于数控技术的机械加工机床研究 篇6

1 数控技术的原理

1.1 工作原理

由于数控技术装置不仅配备了计算机系统, 也具备与数控机床功能相匹配的接口单元和功能模块结构, 通过计算机网络对其进行远程操作调控, 从而对工作台加以定位, 进而提高加工生产效率。此外, 为了确保所编制的程序能正常运行, 还需要做好工件位置的固定处理, 尤其是控制刀具相对于工件给定速度。采用输入设备输入各种数据信息, 把各个坐标轴的移动分量传输到对应的驱动电, 保持机床切削运动朝着编制好的路径进行路, 这些都需要依靠装置的插补功能。数控装置本质上属于计算机控制的, 在控制过程中只需将数据信号反馈到控制装置里, 通过中央处理器对数据信息进行处理分析, 维持了各运作部件有序的加工生产, 数控系统按照零件轮廓线型的有限信息, 这样便能保证各项数据指令的正常处理, 最终实现精密加工处理。

1.2 基本概念

所谓的数控技术, 指的是通过采用数字信息, 对机械加工和运动过程进行控制, 提高机械设备运作的自动化效率, 给现代机械加工带来了极大的帮助。数控技术主要包括:传感检测技术、传统的机械制造技术、光机电技术以及网络通信技术。工作过程中只需要预先编程, 然后采用编辑好的程序指令对设备进行相应的控制。由此可见, 数控技术促进了机械加工机床的发展, 提高了机械加工的灵活性和设备的工作效率。目前, 数控技术已经成为了先进机械加工的主体, 在先进数控技术的背景下, 数控系统的性能有了极大的提高, 能够更好地适应不同机械加工产品的发展需求。

2 数控技术在机械制造领域中的应用分析

2.1 在机床设备中的应用

在机械加工领域发展过程中, 机床设备控制技术是一项非常重要的技术, 对于机械加工业的发展起着重要作用, 是现代机电一体化的重要组成部分, 在很大程度上提高了机床的生产效率。数控计算机发出的控制指令, 通过控制机床中心系统作用于机床并执行如冷却泵的起停等各种顺序动作指令, 从而使得机床能够按所编的程序自动加工出相应的零件。数控技术彻底改变了传统的机械零件加工模式, 把加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理, 并由单片机程序进行指令控制, 逐渐取代人工操作方法, 极大地提高了机械加工的效率, 将数控技术运用在机械机床上可实现机械零件加工的一体化操作。此外, 将化加工生产计算机数控技术应用到传统的机械加工行业, 给机械制造业创造多元化的控制功能, 扩大了机械加工领域, 保证了各项装置之间有序配合, 无需在重新调动机床工作台位置, 从而满足了更加复杂的功能加工需求, 实现多功能的生产加工要求。

2.2 在工业中的应用

工业生产领域中, 数控技术在很大程度上用于工业机械设备的生产线, 并且以计算机为实现方式, 通过计算机进行程序的编写和程序代码的编写输入等, 从而保证了加工零部件的加工程序的顺利进行, 数控技术在工业领域的应用主要在于以机械化的作业方式代替了人工进行相关程序的操作, 完成难以完成甚至不可能完成的工作任务和程序。数控技术具有高精度的技术特点, 在保证了相关机械设备的加工质量的同时也在很大程度上提高了生产的效率, 有效改善了操作人员的工作条件, 节约了施工人力。尤其在产生错误或者设备出现故障, 则能维持工作人员的劳动条件, 维持了正常的加工秩序, 保障了相关人员的安全。同时在数控机械设备产生故障时, 相关的传感以及检测系统都将把发生错误的信息传递到计算机系统中, 同时停止机械的运作, 阻止数控机床的持续作业, 从而保护机械设备。数控技术以及数控工艺主要通过计算机系统进行控制, 在实际的机床加工过程中, 应严格按照图纸进行加工, 将编制好的计算机程序安装到计算上, 并保证自动化的生产模式, 保证生产和加工的精度, 并通过计算机技术实现了数控机床的加工控制和管理。

2.3 在机械加工系统当中的应用

随着机械加工技术和加工工艺的持续发展和研究, 机械加工设备及其加工的控制系统也在相关技术的发展之下得到了持续的发展和升级, 数控技术机械设备机壳的毛坯制造。由于相应的机械加工设备控制系统也在不断更新变化, 使得各种机壳的毛坯制造商开始积极引进先进焊件。而采用数控气割技术, 能够处理好诸多问题, 尤其是能够轻易地解决传统机械加工难以实现的单件下料问题, 只需保持压缩接触面积的均匀, 就能够很好地满足密封功能的要求, 从而有效地保证了产品内外环凸凹曲面的加工精度, 实现了毛坯料到成品过程的持续加工。此外, 在机械浮动油封的结构里引进数控系统, 极大地提高了机械设备加工效率, 由于现代的机械设备通常与数控镗铣床编程加工有机结合起来, 只需通过事先编制好的齿形子程序, 再进行相应的机械加工与结合角度偏置, 从而维持了正常的产品质量要求, 更好地满足各种精度要求, 并能在生产加工效率上实现改进。

3 数控机床增效的主要途径

当前, 数控机床加工设备以及相关的加工工艺中存在一定的问题, 缺乏合理的加工切削参数, 缺乏数控机床加工工艺数据库以及知识库, 其次缺乏数字化的制造以及管理系统。数控机床加工的这些设备致使数控机床加工过程中的准备时间以及等待时间和故障调试的时间较长, 致使对整体的数控机床的加工效率产生了整体的影响。通过对当前数控加工机床的加工现状进行分析, 通过对国内外数控加工技术的分析以及相关状况的分析, 研究出了数控机床增效的有效途径。

3.1 提高数控机床的自动化程度

数控技术的机械化加工过程中, 逐渐提高数控技术的自动化程度, 是数控技术的发展趋势, 减少加工所需要的时间, 通过柔性制造单元, 以及柔性生产线和复合的加工等数控加工技术, 从而有效提高了加工零件在实际的生产过程中的连续性以及自动化, 有效缩短了加工过程中的辅助时间, 提高了加工的效率。

3.2 逐渐优化加工过程

数控机床的加工还应通过生产过程的持续优化实现, 生产过程的优化液将有效减少加工的准备时间, 以配套的较为先进的生产和管理方式、机械设备的管理以及刀具的自动配送和机械零件的制造执行系统等, 有效提高了设备的完整性和开动率, 保证数控机床的高效管理和持续运行。

3.3 优化加工设计以及加工工艺

实现数控机床加工工艺的优化, 提高数控机床的加工效率, 则应通过缩减加工的时间完成, 并且以保证加工零部件的质量为基础。通过使用高速或者高性能的数控机械机床或者较为先进的刀具, 通过计算机实现数控加工机床的仿真模拟, 实现数控加工程序的优化控制, 持续优化数控机床加工设计和加工工艺的优化, 保证数控机床的加工性能, 有效提高主轴的加工效率和数控机床的切削效率。

4 数控技术的机械加工机床的发展前景

数控技术的发展以及相关技术的持续进步, 机械加工技术在很大程度上是国家科技经济发展水平的重要标志, 随着数控技术发展速度的逐渐增快, 数控技术逐渐成为了衡量国家科学技术发展水平的一个标准和重点, 数控技术的发展趋势在于数控技术的集成程度逐渐提高, 数控机床从一台发展到多台控制, 实现了多样化的发展和多元化的控制体制。数控技术的逐渐发展带来了当前我国数控机床在机械领域和工业行业等多个领域和多个方面都得到了有效的应用, 数控技术在机械领域中已经得到了有效的应用, 随着数控机械机床加工精度的逐渐提高, 同时也推动了数控机床的加工精度的逐渐提升, 要保证机械加工机床的加工精度, 数控机床要缩短加工周期, 降低数控机床加工的成本, 从而对多个方面都十分有利。不仅提升了数控机床轴的运行速度, 同时也使数控机床向着自动化的程度发展, 数控技术的自动化逐渐成为了技术以及制造的关键和核心。

参考文献

[1]辛长德.数控技术在机械制造中应用及发展[J].科技创新与应用, 2012 (8) . (下转第6409页)

[2]刘莉.浅谈机械制造中数控技术的应用及发展[J].科技创新与应用, 2012 (13) .

[3]杨安林, 杨志勤, 董建国, 等.高效液力偶合器外壳数控加工工艺的研究[J].湖南工业职业技术学院学报, 2008 (4) .

[4]冯红艳.分析机械制造中数控技术的应用[J].黑龙江科技信息, 2010 (17) .

[5]杨丽惠.数控技术在机械加工领域的应用[J].机电信息, 2010 (36) .

[6]郑明杨, 王清超, 钱庆镇.数控技术在机械制造中的应用[J].科技传播, 2010 (16) .

超高速加工机床及刀具技术新发展 篇7

1 超高速加工的基本定义

所谓超高速加工, 实际指使用超硬材料, 并最大化提高加工速度的一种切削加工方式。与常规的切削加工相比, 超高速加工速度至少快上5倍及以上。超高速加工概念提出之后, 立即受到了机械制造业的高度关注, 原因在于超高速加工不仅能提高产品的切削加工速度, 还能优化产品加工质量, 缩短加工时间, 进一步降低产品的加工成本。另外, 超高速加工不仅不会降低产品的加工精度, 反而会提升其加工水平, 优化产品的加工精度。总的来说, 超高速加工及其所对应的加工技术具有较强的应用优势, 引入机械制造产业之后, 能发挥出巨大作用, 促进机械制造产业经济的高速发展。

2 超高速加工机床现状分析

超高速加工机床是基于超高速加工技术下所产生的一种新型加工设备, 目前被广泛应用于机械制造行业。超高速加工机床的制造工艺比较复杂, 关键点在于主轴设计。超高速加工机床设计制造中, 想要实现超高速切削加工除了要考虑加工速度之外, 还要考虑多种其他因素, 如换刀时间、主轴启停速度、主轴温控、动平衡等等。超高速加工机床不仅要实现主轴高速化, 还要实现走刀高速化。

2.1 高速机床主轴加工单元的发展

高速加工机床设计中, 主轴是其最为重要的一个加工单元, 常见主轴形式为电主轴。目前, 国内已经研发出了较为先进的电气驱动技术, 并基于该技术下生产出了相应的专业化主轴加工单元。

高速机床设计与制造中用到电主轴属于高速主轴, 该系统的最大特点是轴承速度快、旋转刚度高、承载能力强, 且具有较长的使用寿命。高速主轴转动效率受离心力影响, 为了避免离心力影响, 主轴设计中一般采用陶瓷球与轴承接触方式来减小离心力, 并增加轴承的刚度和滚道的耐磨性。

除了上述提到的高速电主轴线之外, 高速加工机床主轴单元在设计时还可采用流体动静压轴承。该轴承产于美国, 是一种实用性较强的轴承产品。流体动静压轴承应用于高速机床主轴系统之后, 主轴转速能得到大大提高, 甚至超过20000r/min。该类型轴承具有高压、间隙大、孔小能节流三大特点。我国从20世纪90年代开始引入该项产品, 至今仍在使用。相比起来, 高速流体动静压轴承设计技术在国外已经发展到了成熟阶段, 但在我国则仍处于不断研究中。

2.2 机床进给系统的发展

超高速加工有两大关键点, 一是切削高速, 二是进给高速。这里主要讲解进给高速的发展与实现。

超高速加工机床内部配置的进给系统速度要与切削系统, 或者主轴单元的运行速度一致, 为了做到这一点, 机床进给系统研究引进了新技术, 将原来的直线电动驱动改进为无接触直接驱动, 一方面提高了进给系统的运行速度, 另一方面避免了滚珠丝杆传动中的零件、部位接触, 减小了传动摩擦力、惯性, 克服了传动刚度不足等多个特点。因此, 比起电机驱动, 无接触直接驱动方式更能满足超高速进给的设计与制造要求。

德国的Excell-O公司生产的XHC24卧式加工中心, 采用了I公司的直线驱动电机, 最高进给速度可达60m/min, 加速度为1g。在CIMT97上德国西门子公司作了直线电机120m/min高速进给表演, 该公司直线电机最大的进给速度达200m/min, 最大推力可达6600N, 最大位移距离为504mm。目前直线电机加速度可达2g以上。

3 高性能的刀具系统技术

对于安装在超高速主轴上的旋转类刀具来说, 刀具的结构安全性和高精度的动平衡是至关重要的。当主轴转速超过10000r/min时一方面由于离心力的作用使主轴传统的7B24锥度端口产生扩张, 刀具的定位精度和连接刚性下降, 振动加剧, 甚至发生连接部的咬合现象。另一方面常用刀片夹紧机构的可靠性下降, 刀具整体不平衡量的影响加强 (与转速平方成正比) 。为此, 德国开发出HSK (短锥空心柄) 连接方式和对刀具进行等级平衡及主轴自动平衡的系统技术。HSK连接具有很高的接触刚度、夹紧可靠、重复定位精度高, 适合于20000~46000r/min的超高速主轴。而主轴自动化平衡系统能把由刀具残余不平衡和配合误差引起的振动降低90%以上。近几年开发了不少适合于超高速切削的刀具, 采用比强高的刀体材料和零件少、简单、安全的刀体结构, 同时具有较短切削刃、较大刀尖角、较强断屑能力和经过优化设计的切削几何角度。

4 超高速机床发展趋势

科技在继续进步, 经济在持续发展, 未来超高速机床以及超高速加工技术的发展会向着以下几个方向转变:

4.1 在干切削或准干切削状态下实现绿色的超高速切削采用干切削或最小量雾化润滑的准干切削方式, 会从根本上改善切削的环境状态, 达到工业生产的有关环保标准 (ISO14000系列) 要求, 同时节省对切削的直接投资和废液处理及环保费用。刀具技术是达到这一目的的关键。

4.2 在重切削工艺中进行超高速切削这对提高我国大中型设备制造的生产效益有十分重要的作用, 如新日本工机SNK的某车床超高速加工大型轧辊, 比普通加工效率提高5倍。

4.3 开发完善各种超高速切削工艺如超高速孔加工。超高速车床有更高、更可靠的动态特性和自动平衡能力。

结束语

总而言之, 超高速加工机床以及超高速刀具技术目前正处于不断发展状态, 并且已经在机械制造工业中大量应用, 为机械制造工业的发展奠定了技术基础。在本篇文章中, 笔者结合超高速加工的定义, 对基于超高速加工技术下的超高速加工机床的发展作了具体分析, 并探讨了超高速刀具技术的应用, 展望了超高速加工技术的未来发展趋势, 得出结论, 希望能为同行工作提供帮助。

摘要：对机械制造业来说, 生产高效、利润高额是主要目标, 是该行业发展的最终追求。随着生产技术的不断更新与进步, 机械制造业目前已引进并应用了大量的超高速加工机床与加工刀具, 从根本上提高了生产效率。本文结合我国机械制造业发展现状, 对超高速加工机床以及超高速刀具技术的最新发展状况作详细论述, 得出结论, 以供同行参考。

关键词：超高速加工机床,刀具技术,发展

参考文献

[1]王西彬, 解丽静, 魏志强.超高速切削技术及其新进展[J].中国机械工程, 2000 (Z1) .

[2]魏志强, 王先逵, 杨志刚.高速加工机床及其关键技术[J].制造技术与机床, 1998 (01) .

触控机床加工技术 篇8

1 我国数控机床现状

在社会经济发展的关键时期, 我国数控机床机械加工效率的提高关键在于做好数控系统、数控附属设备以及有关控制技术的稳定与研究。但在具体工作中我们该如何通过现有先进技术和设备提高机械加工效率还有待人们研究, 更是当今炙手可热的研究焦点。

1.1 数控机床机械加工特点。

目前, 在世界经济发展大潮的推动下, 整个制造产业呈现出蓬勃发展之势, 也让数控机床的应用越来越普及, 标志着机械加工生产技术逐渐朝着智能化、自动化和现代化方向迈进, 对整个机械机床乃至机械制造领域的发展有着深远意义。与普通的机床相比较, 数控机床的自动化水平个更高、产品加工稳定性更好, 能直接在同一机床上加工传统机床无法完成的复杂零件, 并且无需要反复设置装夹工具。根据这些内容我们可以看出, 在当今社会发展周偶那个做好数控机床机械研究势在必行。就我国近几年经常采用的数控机床加工技术进行分析, 它在应用上有着明确、具体的加工工艺内容、加工工艺标准十分严格、工艺相对集中等特点。

1.2 数控机床加工现状。

根据相关工作人员多年的工作实践进行分析, 他们在工作中通过对数控机床机械加工环节所涉及到的各种运动设备、技术以及原件进行很如分析, 发现在数控机床机械加工中仍然存在着众多的问题, 这些问题很大程度上影响着数控机床的更进一步应用, 也给整个加工工作开展构成威胁。就具体数控机床加工进行分析, 它在当今加工生产中还存在如下问题。

1.2.1 数控机床加工制度规范不全。

虽然数控机床机械加工技术在加工生产制造领域取得了一定的成绩, 也获取了众多的工作经验, 但是在相关设备的损耗、零件质量等因素的影响下, 机械加工精度问题仍然存在, 究其原因主要是国家政府对相关机械零件精度管理制度欠缺, 再加上工作人员对设备原理、加工精度认识不够, 导致整个数控机床的加工效率受到很大的影响。

1.2.2 生产管理不科学。

由于机械加工本身处于一个特殊的环境, 受到环境因素、管理因素、数控设备系统复杂、设备档次参差不齐等因素的影响, 管理人员、技术人员和操作人员在具体操作中存在很大的难题, 大大限制了零件的加工速度和效率。同时, 由于程序管理工作的混乱, 造成了加工程序反复发出指令, 不仅浪费了大量的加工、编制时间, 而且造成程序不稳定。这些因素的存在不仅影响着数控机床的运行性能和效率, 也给数控机床管理构成很大的影响。

1.2.3 程序不规范。

近年来, 计算机技术、信息技术和管理体制受到社会经济发展进程加快也在不断的改革。在这种社会背景下, 很多数控机床的程序无法及时的与社会发展保持一致、图纸资料不完善、加工性能不科学以及验收时间长等问题十分突出, 严重影响着加工效率。面对这些情况, 在具体的机械加工工艺研究中并没有将工艺的合理性、适应性同机床、刀具以及夹具结合起来, 这就给机床加工环节问题的产生提供了方便, 导致加工产品的不合格、不达标。

2 提高机械加工生产率的方法

2.1 软件系统方面

2.1.1 合理科学的加工系统操作流程。

大量的实践研究结果表明, 最系统、科学的数控机床机械加工流程需要在加工工艺质量一定的前提下, 通过对加工机械设备仪器的质地、结构、配置以及精度等基本因素的分析, 减免系统加工流程重复冗余的环节, 并对其他步骤实施严格的时间把控, 不断缩短数控机床机械加工周期并以此达到整体机械加工效率的提升。

2.1.2 专业、合格的操作人员。

为与数控机床机械加工设备流程接触最为密切的第一线员工, 其自身职业道德素质、专业技术水平等能力将直接影响到整个机械加工环节的工作效率。当前机械加工环节常常出现如精度误差、设备停运、机床误动等一系列安全性问题, 操作人员作为这一问题的直接作用者不仅需要充实理论知识, 做好严格系统的岗前培训与技能检测;同时还要在全体操作人员中树立起自身价值与企业效益相结合的职业发展观, 从根源上解决数控机床在机械加工效率低下的问题。

2.2 硬件系统及设备方面

2.2.1 稳定的电网供电品质。

数控机床依托与计算机网络技术, 对电网供电系统有着较为严格的要求。就当前应用最为广泛的数控机床而言, 其装置内部过/欠压保护装置的报警系统在波动较为强烈的电网系统中仍然无法正常工作, 这一影响下系统线路熔丝, 安全装置跳闸, 仪器器件损毁等问题频频发生, 也导致了整个机械加工系统运行的安全隐患。经研究发现, 为解决这一问题最有效的方法在于根据运行中数控机床的自身特性, 有选择、有针对的配置交流稳压器, 以减小峰谷时段供电不稳定对整体加工效率所造成的影响。

2.2.2 加强对设备选型的研究。

为了提高数控机床的机械加工效率, 首先需要加强对设备的选型研究, 尤其是数控系统的选择。不管是选择国外还是国内的产品, 必须保证选用的数控机床生产企业具有较好的知名度与较高的信誉度, 产品质量较好, 生产规模较大, 厂家的售后服务较好。如果机械加工企业需要购买多台数控设备, 应尽量选择同一个生产厂家, 使用同一种品牌, 这样方便数控设备以后的维修工作, 提高数控设备的有效寿命。

结束语

数控机床机械加工直接影响着机械加工企业的经济效益。但机械加工所涉及面比较广泛, 受到的因素也很多, 所以解决起来也比较的困难, 只有对数控机床的合理使用, 认真地维护以及保养设备, 经常性地检查跟及时的解决故障, 加强对设备的管理以及合理的生产调度, 这样一定可以把数控机床的加工效率提高到一个全新的平台上。

摘要：随着社会的进一步发展和对机械加工产品质量需求的不断上升, 各种新型机械加工产品复杂程度也越来越高, 面对如此情况数控加工技术优势彰显无疑, 它以机械产品加工效率高、质量好和精度高的优势被越来越多的企业重视, 并成为机械加工制造产业赢得市场竞争的关键。但时至今日, 我国许多制造企业数控机床加工效率低下、制造能力不足。基于此, 从我国数控机床现状入手, 简单阐述了相关提高数控机床加工效率的方法。

关键词：数控机床,机械,加工,效率,故障

参考文献

[1]张群生.数控机床进给伺服系统的性能分析[J].机床与液压, 2009 (8) .

[2]韩晓丽.如何提高数控机床机械加工效率[J].河南科技, 2011 (12) .

触控机床加工技术 篇9

关键词：乏信息融合,机床,误差,调整,可靠性,模糊集合理论

0 引言

一个复杂的机械加工过程是由若干工序组成的,在机械加工的每一道工序中总是需要对工艺系统进行调整,因而会产生调整误差。机床调整的基本方法有试切法和调整法,通常采用试切法调整,即对工件进行试切-测量-调整-再试切,直到工件达到要求的精度为止[1,2,3]。

对于制造过程而言,在大批量生产条件下,对轴承套圈磨削尺寸控制时,要对磨削系统进行调整。短期的调整过程可以看成一个静态过程,若短期内连续试磨少量工件(4~10个),那么得到的几个数据就构成了小样本数据序列,可以用静态方法分析。

采用乏信息系统理论分析,可以不考虑随机变量的概率分布问题,即使是小样本数据[4],用一种方法就可以评估具有不同概率分布的随机变量。在乏信息系统属性真值估计中,由于缺乏信息,一般要用多种方法对计算结果进行校正、融合与综合考虑,以从多个侧面获取系统的属性信息。因不同方法有不同准则,故所获取的属性信息各异。这些属性信息与系统的属性真值有关,可以构成一个集合,即估计真值集合。显然,该集合从不同侧面描述了系统的属性特征。利用真值融合技术[5,6,7]将这些信息进行融合,就可以更合理地估计出系统的属性真值。

本文基于融合隶属函数法、最大隶属度法、滚动均值法、算术平均值法和自助法,提出采用一种乏信息融合技术来调整机床的加工误差,并运用模糊集合理论[3,8],判断调整后的机床的可靠性[9]。

1 加工误差的乏信息融合技术

乏信息融合技术的第一步是用5种方法从原始数据序列获取5个初始估计真值;第二步是将这5个初始估计真值作为真值融合序列,再用这5种方法对真值融合序列进行多次融合,将获得的满足极差准则的最终融合值作为机床调整时有关工件的最终估计真值。

1.1 获取小样本数据

假设在机床调整阶段,机床试加工过程中输出的小样本数据,构成一个小样本原始数据序列,用向量X表示为

式中,X为机床调整时输出的小样本原始数据序列;x(n)为X中的第n个数据;N为X的数据个数,一般取4~10。

1.2 用乏信息融合技术预测估计真值

隶属函数法

在机床调整阶段,将原始数据序列X从小到大排序并重新编号,可得到数据序列Γ:

且有

定义差值序列d为

其中

一般di越小,数据越密集,反之越疏松,即di和xi的分布密度有关。为此,假设线性隶属函数mi(即概率密度因子)为

其中,最小差值和最大差值分别为

设紧邻均值序列Z为

其中

机床加工系统的一个初始估计真值X01为

最大隶属度法

基于上述的隶属函数法,设最大隶属度mmax为

取对应mmax的xv+1和xv的均值作为原始数据序列的初始估计真值X02,即

若有T个重复的mmax,则设第t个均值为解的进行时X0t:

机床加工系统的一个初始估计真值X02为

自助法

在机床调整阶段,从原始数据序列X中等概率可放回地抽样,每次抽取1个数据共抽取N个数据,得到一个自助样本Xb,连续重复抽取B次,得到B个自助再抽样样本:

式中,Xb为第b个自助样本;xb(n)为Xb中的第n个数据;N为Xb的数据个数。

求自助样本Xb的均值:

从而得到一个样本含量为B的自助大样本XG:

将XG从小到大排序,并分为Q组,得到各组的组中值XNq和离散频率Fq,其中q=1,2,…,Q。以频率Fq为权重,用加权均值表示机床加工系统的一个初始估计真值X03为

滚动均值法

滚动均值法来源于自助再抽样,但每次抽样的数据个数是从1到N之间变化的,并且依次序从前向后滚动,而且滚动是可返回的,反复抽样,抽样数据个数逐步增加,直到一次全部抽完为止,最后融合使抽样均值逐步逼近系统的真值。

基于原始数据序列X和式(2)、式(3)定义逐步均值累加项为

最后融合得到的机床加工系统的一个初始估计真值X04为

算术平均值法

基于原始数据序列X,可得机床加工系统的一个初始估计真值X05为

将以上5种方法得到的5个初始估计真值构成一个真值融合序列XF,用向量表示为

再用这5种方法对真值融合序列XF进行多次融合,得到满足极差准则的最终融合值,即机床加工系统的最终估计真值XFu。

1.3 机床加工误差的调整

在试切法调整机床的过程中,首先对试加工工件进行测量,获取工件某性能参数的测量值,然后将测量值与工件要求的理想值作比较,来判断机床是否调整到良好的运行状态。但任何一种精确的测量方法和精密量具都不可能绝对准确,机床在加工过程中必定会存在误差,即机床的调整误差不可避免。因此,在机床调整过程中,根据工件的加工质量要求,在保证加工工件满足质量要求的前提下,需合理规定机床的允许调整误差。

由于调整是未知的,在实际调整操作过程中,每次调整都应尽量使实际加工工件的测量值接近工件要求的理想值,由于机床结构较复杂,且其影响因素较多、较难控制,每次调整后得到的测量值的估计真值与工件的理想值会有一定的偏差。应参照机床的允许调整误差来决定调整机床的次数。

在调整机床的过程中,已知产品某性能参数要求加工的理想值XT和机床的允许调整误差μ。按照试切法调整机床,即在较短时间内连续试加工很少的几个工件,可依次获取该工件性能参数的测量值,并构成小样本原始数据序列X(即式(1))。

第一次试切时,给定工件的加工尺寸Xc1等于工件的理想值XT,运用乏信息融合技术得到该工件某性能参数的估计真值XFu1。

机床第一次调整产生的调整误差为

若μ1≤μ,则表明机床的加工误差能够满足产品某性能参数的允许调整误差,可认为此时机床已调整良好,即机床调整完毕,可对工件进行正常加工生产。

若μ1>μ,则表明机床的加工误差不能够满足产品某性能参数的允许调整误差,可认为此时机床仍没有调整好,须对机床的加工误差继续调整。

当XT>XFu1时,即工件的理想值大于测量值的估计真值XFu1,此时,应以给定工件的理想值XT为基础,在第二次试切时给定工件的加工尺寸Xc2为

当XT<XFu1时,即工件的理想值XT小于测量值的估计真值XFu1,此时,仍应以给定工件的理想值XT为基础,在第二次试切时给定工件的加工尺寸Xc2为

比较估计真值与理想值的大小,由式(19)和式(20),来确定第二次试切时给定的工件加工尺寸Xc2,然后运用乏信息融合技术得到该工件某性能参数的估计真值XFu2。

此时,机床第二次调整产生的调整误差为

若μ2≤μ,则表明机床的加工误差能够满足产品某性能参数的允许调整误差,可认为此时机床已调整良好,即机床调整完毕,可对工件进行正常加工生产。若第二次调整不满足要求,则需继续调整机床直到其加工误差满足规定的允许调整误差为止。

由于机床结构较复杂,随着加工时间的不断累积,会出现各种扰动等不稳定现象,机床加工误差的调整不可能一次完成,可能需要进行两次或两次以上更多的调整,因此,应根据调整过程中的实际情况,合理有序地完成机床加工误差的调整工作,从而使机床加工出的产品满足质量要求。

1.4 预测机床调整后的估计区间

1.4.1 确定小样本可靠数据

假设机床调整后,满足加工质量要求的小样本可靠数据,构成一个小样本可靠数据序列(表示系统本身的能力)Xr,即

式中,Xr为小样本可靠数据序列;xj为Xr中的第j个数据;g为Xr的数据个数。

1.4.2 预测机床调整后的估计区间

用模糊集合理论预测机床调整后的估计区间。首先,基于可靠数据序列Xr,借助于隶属函数法中式(2)~式(5),建立有关可靠数据的隶属函数。

设离散值h1s(xs)和h2s(xs)分别为

式中,ms为概率密度因子,且τ的含义与式(9)中的v相同。

若离散值h1s(xs)和h2s(xs)已知,则可以用最大模范数最小法得到隶属函数h1(x)和h2(x)。

在试验分析中,机床加工过程中输出的试验数据可看作是一个已知的离散变量,因此,利用所研究的试验数据得到的离散值h1s(xs)和h2s(xs)也是已知的。理论上讲,某系统属性的隶属函数图像是一条光滑的连续曲线,因此,隶属函数不能直接通过试验数据(离散变量)得到。为此,根据模糊集合理论,给出了求解隶属函数的基本思路:首先,设定两个分别含有待定系数al和bl的多项式f1和f2,且这两个多项式可以构成一条曲线Q;然后,尽量使得曲线Q与离散值h1s(xs)和h2s(xs)拟合,在二者拟合效果最好时,确定待定系数al和bl;最后,将拟合效果最好时得到的系数al和bl分别代入多项式f1和f2中,确定多项式f1和f2,从而得到多项式f1和f2对应的逼近值f1(x)和f2(x),此时逼近值f1(x)和f2(x)也就是所求的隶属函数h1s(xs)和h2s(xs)。

基于上述求解隶属函数的基本思路,根据模糊集合理论,利用最大模范数最小法求解隶属函数的具体步骤如下所示。

用两个多项式

分别逼近离散值h1s(xs)和h2s(xs)。即用式(25)和式(26)分别逼近式(23)和式(24),可得h1(x)=f1(x)和h2(x)=f2(x),从而得到隶属函数h1(x)和h2(x)。式中,L是多项式f1和f2的阶次,通常,L取3或4时可获得较高的逼近精度;X0为用最大隶属度法计算的有关机床加工系统的一个估计真值;al和bl分别为多项式f1和f2的待定系数。

设多项式f1和f2对应的逼近值f1(x)和f2(x)与离散值h1s(xs)和h2s(xs)的差值分别为

定义最大模范数

为了得到最精确的逼近值,应使得差值r1s和r2s的最大模范数最小化。为此,选择待定系数al满足

选择待定系数bl满足

则可以确定待定系数al和bl,进而得到隶属函数h1(x)和h2(x)。式中,r1和r2分别对应逼近值f1(x)和f2(x)与离散值h1s(xs)和h2s(xs)的最大差值的绝对值取最小时的r1s和r2s。其中,式(28)和式(29)的约束条件分别为

根据模糊集合理论,可知某机床加工系统的属性从真到假变化有一个过渡区间即

式中,G(x)为机床总体属性变化的特征函数,G(x)=1为真,G(x)=0为假;λ为水平,λ∈[0,1];λ*为最优水平。

设机床总体属性参数的变化区间为[XL,XU],XL表示估计区间的下界值,XU表示估计区间的上界值。根据式(30),在区间[XL,XU]内x是可用的,特征值为1;而在区间[XL,XU]外x是不可用的,特征值为0。根据水平λ,机床系统总体属性参数的变化区间可以描述为

即在h(x)=λ条件下获取x的估计区间[XL,XU]。

机床总体属性变化的隶属函数:

选择水平λ=λ*,且满足

可以求出机床总体属性参数的变化区间[XL,XU]。

机床总体属性参数的置信水平P可以用隶属函数表示为

由式(32)可知,P受λ和L的共同影响,若要求P值不变,则可调节λ和L来满足要求。此外,因获得的可靠数据较少(即g值较小),故L值很小,一般在1~4。在实际计算中,一般给定P,优选L,再调节λ以满足P,就可以得到在置信水平P下的估计区间[XL,XU]。

根据模糊集合理论,在给定的置信水平P下,可预测出可靠数据序列的估计区间,即机床调整后的估计区间。

1.5 预测调整后机床的可靠性

1.5.1 采集实际输出数据

假设机床在调整后,制造过程中实际输出的数据信息构成一个数据序列XA,即

式中,XA为实际输出的数据序列;xA(i)为XA中的第i个数据;K为XA的数据个数。

若实际输出的数据较少(即K值较小),预测的机床可靠性就会不准确。为准确预测调整后机床的可靠性,可以运用灰自助原理,利用实际输出的少量数据生成大量数据,再来预测调整后机床的可靠性。

按照自助法中的等概率可放回抽样方法,对式(33)进行抽样,得到的第b个自助样本XAb为

式中,xAb(i)为XAb中的第i个数据;K为XAb的数据个数。

由灰预测模型GM(1,1),设XAb的一次累加生成序列向量为

其中

一次累加生成序列向量Yb可用灰微分方程描述为

式中,u为一个连续变量;c1、c2为待定系数。

设均值生成序列向量为

其中

在初始条件yb(1)=xAb(1)下,设灰微分方程的最小二乘解为

其中,系数c1和c2为

式中,I为K-1维的单位矢量。

由式(38),可以得到累减生成的第b个数据:

根据灰自助原理,由式(39)可将实际输出的少量数据生成大量数据,并构成一个大样本数据序列β

由统计学可得,实际输出信息的取值区间为[IL,IU],其中IL表示实际输出信息的下界值,IU表示实际输出信息的上界值。

1.5.2 建立机床可靠性函数

在置信水平P下,预测的估计区间与实际输出信息的取值区间之间的关系为

机床调整后,加工过程中实际输出的数据信息应满足式(41);若不满足则需对机床进行可靠性分析。

设XA中有w个元素在估计区间[XL,XU]之外,则机床的可靠性函数R为

若XA中的K值较小,应根据式(34)~式(40),令XA=XAb,K=B。

根据式(42),可预测调整后的机床可靠性。如果可靠性R越大,表示运用乏信息融合技术获取的估计真值越准确,机床越可靠。若R≥P,则认为调整后的机床是可靠的;否则,认为调整后的机床是不可靠的。

2 案例研究

2.1 调整机床的仿真试验

在仿真试验中,已知待加工的30206圆锥滚子轴承内圈内径的理想值XT=30mm,规定的允许调整误差μ=0.002mm。

在第一次试切加工时,应按Xc1=XT=30mm调整机床。由于30206圆锥滚子轴承内圈内径的尺寸数据服从正态分布,用蒙特卡罗方法仿真出8个数学期望E=30mm和标准差s=0.01的服从正态分布的试验数据作为本次调整后获得的8个轴承内径测量值,并构成一个小样本原始数据序列X(N=8),且有X=(30.005 38,30.000 99,29.989 85,29.991 96,30.004 32,29.999 93,29.995 79,29.9879)mm,如图1所示。

在置信水平P=95%下,令B=20 000,运用乏信息融合技术的第一步内容,根据式(2)~式(17)处理小样本原始数据序列X,可以得到5个初始估计真值,并将这5个初始估计真值构成本次调整机床后获得的真值融合序列XF=(29.997 46,30.002 65,29.997 08,29.997 01,29.997 05)mm,如图2所示。

然后运用乏信息融合技术的第二步内容,根据式(2)~式(17)对真值融合序列XF进行了5次融合,从而得到满足极差准则的最终估计真值XFu1=29.997 59mm。

根据式(18)可得,第一次调整误差μ1=0.002 41mm,且μ1>μ,则机床的加工误差不能满足轴承性能参数的允许调整误差。因预测的估计真值XFu1=29.997 59mm<Xc1=30mm,此时,加工的轴承内圈内径的概率分布呈现左偏态分布现象,应对机床进行调整。

根据式(19)可得,在第二次试切加工时,应按Xc2=XT+μ1=30.002 41mm调整机床,用蒙特卡罗方法仿真出8个数学期望E=30.002 41和标准差s=0.01的服从正态分布的试验数据作为本次调整后获得的8个轴承内径测量值,并构成一个小样本原始数据序列X′(N=8),且有X′=(29.999 07,30.004 68,30.010 53,30.012 65,29.985,29.990 61,30.009 48,29.998 58)mm,如图3所示。

同理,在置信水平P=95%下,令B=20 000,运用乏信息融合技术的第一步内容,根据式(2)~式(17)处理小样本原始数据序列X′,可得5个初始估计真值,并将这5个值构成本次调整机床后获得的真值融合序列X′F=(30.004 18,29.998 82,30.001 73,30.001 32,30.0017)mm,如图4所示。

按照乏信息融合技术的第二步,根据式(2)~式(17)对真值融合序列X′F进行了4次融合,从而得到满足极差准则的最终估计真值XFu2=30.001 62mm。

根据式(21)可得,第二次调整误差μ2=0.001 62mm,且μ2<μ,则此时机床的加工误差能够满足轴承该性能参数的允许调整误差。此时,可认为机床已调整良好,可对工件进行正常加工生产。

在本次试验中,因第二次调整时机床已调整好,可根据模糊集合理论对第二次调整时获得的小样本原始数据序列X′(即此时可看作小样本可靠数据)进行处理,在置信水平P=95%下,优选L=3,再调节λ以满足P=95%,得到最优水平λ*=0.333 32,可预测出该机床调整后加工的轴承内圈内径的估计区间[XL,XU]=[29.983 71,30.0261]。以这样的结果可以预测在后续的正常生产中加工的轴承内圈内径的尺寸数据落在预测区间[29.983 71,30.0261]内的概率至少为95%,此时调整完毕。

2.2 机床调整后的仿真与试验

2.2.1 机床调整后的仿真分析

仿真一个服从正态分布的系统数据,模拟机床调整后的实际加工过程。用蒙特卡罗方法仿真出20 000个数学期望E=0和标准差s=0.01的服从正态分布的试验数据,并构成一个仿真数据序列X20000,如图5所示。

选取仿真数据序列X20000中的前10个仿真数据作为小样本数据序列X10(对应X20000中的序号为从1到10),如图6所示。小样本数据序列X10可认为是机床调整后获取的满足加工质量要求的小样本可靠数据序列Xr(g=10)。选取仿真数据序列X20000中的后19 990个仿真数据作为机床实际加工中输出的数据信息(对应X20000中的序号为从11到20 000),构成机床实际输出的数据序列XA(K=19 990)。

根据模糊集合理论,在置信水平P=95%下,优选L=3,调节λ以满足P=95%,得到最优水平λ*=0.3702,能够预测出小样本可靠数据序列Xr的估计区间[XL,XU]=[-0.020 77,0.0215]。

在本次仿真试验中,模拟的机床实际输出的数据序列XA的数据个数K=19 990,由统计学原理,计算出机床实际输出的数据序列XA中不在估计区间[-0.020 77,0.0215]内的数据个数w=637,根据式(41)~式(42),可得预测的可靠性R=96.81%>P=95%,则说明调整后的机床是可靠的。

2.2.2 机床调整后的试验研究

本试验选定30204型圆锥滚子轴承的外滚道圆度数据。在某专用磨床调整之后系统正常运行的一个磨削周期中,随机连续抽取30套轴承,按顺序编号后测量其外滚道圆度数据,测得的圆度数据依次为(单位:μm):1.74,1.76,2.04,0.80,1.46,1.62,1.73,1.76,2.70,1.19,1.60,1.47,1.04,1.56,1.19,1.32,1.23,2.23,0.90,1.24,1.77,1.21,1.88,1.34,1.98,1.30,1.64,2.03,2.73,0.95。所测的外滚道圆度数据构成一个数据序列X30。

选取外滚道圆度数据序列X30中前5个试验数据作为小样本数据序列X5(对应X30中的序号为从1到5),如图7所示。小样本数据序列X5可认为是机床调整后获取的满足加工质量要求的小样本可靠数据序列Xr(g=5)。

选取外滚道圆度数据序列X30中的后25个试验数据作为机床实际加工中输出的数据信息(对应X30中的序号为从6到30),构成机床实际输出的数据序列XA(K=25)。因K=25即实际输出的数据个数较少,预测出的机床可靠性结果可能不准确。为能够准确预测机床的可靠性,应运用灰自助原理,令B=20 000,将XA中的机床实际输出的25个数据生成20 000个数据,构成一个大量生成数据序列β,并将大量生成数据序列β作为机床调整后机床加工过程中实际输出的大量数据序列β,如图8所示。

根据模糊集合理论,在置信水平P=95%下,优选L=3,调节λ以满足P=95%,得到最优水平λ*=0.2399,能够预测出小样本可靠数据序列Xr的估计区间[XL,XU]=[0,0.0215]。由统计学原理,计算出机床实际输出的大量数据序列β中不在估计区间[0,0.0215]内的数据有11个,根据式(33)~式(42),可得预测的可靠性R=99.45%>P=95%,则说明调整后的机床是可靠的。

3 结束语

运用乏信息融合技术研究机床试加工时输出的小样本数据,获取了机床调整过程中工件的估计真值,对机床的加工误差进行了调整;运用模糊集合理论,在给定的置信水平下,借助于机床调整后输出的小样本可靠数据,预测了机床调整后的估计区间,并判断了调整后机床的可靠程度。

调整机床的仿真试验表明,运用乏信息融合技术,能够实现对机床的加工误差进行调整;机床调整后的试验结果表明,在置信水平95%下,运用模糊集合理论预测的机床可靠性大于置信水平,说明调整后的机床是可靠的,验证了运用乏信息融合技术调整机床的可行性。

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