重型數(shù)控落地銑鏜床方滑枕的撓度補償

劉鵬博

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，我國機械、能源等領(lǐng)域有了長足發(fā)展，進(jìn)而數(shù)控裝備的加工能力與精度要求也在不斷提升。數(shù)控落地銑鏜床方滑枕的撓度補償問題始終是影響重型數(shù)控落地銑鏜床精度、穩(wěn)定性與生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，通過電氣反饋裝置和控制液壓等手段能夠改進(jìn)這一問題，本文主要對重型數(shù)控落地銑鏜床方滑枕的撓度補償進(jìn)行研究，以達(dá)到提高重型數(shù)控落地銑鏜床滑枕精度、穩(wěn)定性與生產(chǎn)效率的目的。

關(guān)鍵詞：重型機床、數(shù)控機床、落地銑鏜床；撓度補償；機械

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.029

重型數(shù)控落地銑鏜床方滑枕質(zhì)量較大，在設(shè)備整機中具有非常重要的作用。銑鏜軸伸出方滑枕，方滑枕伸出主軸箱，由于伸出距離較大，方滑枕的自變形值會隨著伸出的長度而改變，伸出的長度越長，受到電液比例閥控制的油壓就會越大，立柱移動母線保持在一定范圍內(nèi)時，加工精度就會得到保證。采用PMAC系統(tǒng)對撓度進(jìn)行補償，并按照設(shè)定值對修正量進(jìn)行補償，進(jìn)而提高加工精度。

1 主軸箱平衡系統(tǒng)

因為方滑枕整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較大，在伸出時要受到自身重力的影響，在生產(chǎn)加工當(dāng)中會向下產(chǎn)生彎曲的擾度變形，導(dǎo)致加工精度產(chǎn)生誤差，在方滑枕伸出長度達(dá)到2000mm后，會產(chǎn)生0.05mm變形。方滑枕與銑鏜軸的垂直度就是重型數(shù)控落地銑鏜床基本的精度要求，其影響著機床整機的加工精度、穩(wěn)定性與生產(chǎn)效率。因此方滑枕與銑鏜軸應(yīng)具有跟隨性和定位精度，且在運動過程中應(yīng)有精準(zhǔn)水平定位，進(jìn)而提高機床的幾何精度。如下圖所示，應(yīng)提高銑鏜軸的垂直精度，進(jìn)而提高產(chǎn)品精度。

2 液壓控制系統(tǒng)的改進(jìn)和電器控制設(shè)計

2.1 方滑枕變形分析

在重型數(shù)控落地銑鏜床中，方滑枕能夠起到將銑鏜軸和主軸箱連接起來的作用。下圖是重型數(shù)控落地銑鏜床主軸箱結(jié)構(gòu)表達(dá)爆炸視圖。在自身重力的作用下，方滑枕會在伸出后產(chǎn)生變形，利用CAD能夠建立滑枕模型，并將其導(dǎo)入在相關(guān)軟件中進(jìn)行分析，通過處理器就能夠?qū)Ψ交淼淖冃纬潭冗M(jìn)行觀察。

2.2 撓度變形試驗

在方滑枕的前端固定千分表，對方滑枕的變形量進(jìn)行測量，包括方滑枕的主軸箱低頭、變形、方滑枕低頭；在測量平臺上固定千分表，在主軸箱前放置測量桿，方滑枕根部下端與測量頭相接觸，在方滑枕的行程位置上就會測得因主軸箱低頭、立柱變形等因素引起的變形量。

2.3 滑枕補償試驗

根據(jù)補償力與方滑枕行程關(guān)系曲線，對撓度變形進(jìn)行試驗。通過變形測量的測量方法，對撓曲變形量進(jìn)行測量，在理論上，撓曲的變形量是零，但因拉桿存在精度問題與客觀環(huán)境等因素，因此撓曲的變形滿足重型數(shù)控落地銑鏜床精度要求即可。

3 撓度補償

3.1 撓度補償原理

在生產(chǎn)加工過程中，撓度變形會使主軸的撓度發(fā)生變化，因此基準(zhǔn)軸產(chǎn)生的撓度應(yīng)得到補償，在操作時，會修正補償軸的位置，因此軸間補償是撓度補償?shù)闹饕绞?，其補償原理是制作一個與誤差方向相反、大小相等的誤差，對軸上原有的誤差進(jìn)行修補。

3.2 補償表中參數(shù)的設(shè)定

上文提到，撓度補償實際上是一種軸間補償，其能夠借助補償功能進(jìn)行實現(xiàn)，PMAC這種功能能夠?qū)崿F(xiàn)位置補償，其利用對另一個補償表的建立，實現(xiàn)補償。電動機中，只有一個屬于自身的補償表，但其在工作中能夠成為目標(biāo)或者補償軸，因此，在建立新的補償表之前應(yīng)將之前建立的補償表進(jìn)行刪除。

（1）確定補償點數(shù)。若電動機的無數(shù)個點需要得到補償，那么，在建立補償表時，應(yīng)建立+1，并將0作為最后補償點的修正值。

（2）確定補償長度。補償?shù)拈L度應(yīng)在電動機表的范圍內(nèi)，將脈沖數(shù)代替補償長度，其數(shù)值應(yīng)為整數(shù)。

（3）設(shè)定補償值。補償值在轉(zhuǎn)換后應(yīng)為整數(shù)，將其視作補償表入口值。補償軸在補償值是負(fù)數(shù)的情況下，應(yīng)向著正方進(jìn)行移動；若補償值在正數(shù)的情況下，補償軸應(yīng)向反方移動。主軸在重型數(shù)控落地銑鏜床中的撓度會產(chǎn)生向下的誤差，因此，應(yīng)向上移動補償軸。

3.3 拉桿補償

（1）因方滑枕自重會使撓度變形，為了便于分析，將方滑枕結(jié)構(gòu)作用在方滑枕的重力載荷上，銑鏜軸對方滑枕的力是在軸承的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。在拉桿補償后會產(chǎn)生偏心壓縮的效果，想要使滑枕的撓度為零，就要使滑枕自重?fù)隙鹊拇笮『屠瓧U撓度大小相等。

（2）數(shù)值仿真。通過軟件對化身施加補償，并分析補償后的變形

量，根據(jù)變形量的精度要求對初算值進(jìn)行調(diào)整，在進(jìn)行分析，直到補償精度滿足要求為止。

4 總結(jié)

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，工業(yè)制造水平得到了穩(wěn)定快速的提升。文章主要闡述了數(shù)控落地銑鏜床方滑枕的撓度補償，利用PMAC這一數(shù)控系統(tǒng)對撓度的誤差進(jìn)行補償，首先應(yīng)建立補償表并激活補償表，在建立過程中，電動機的位置一旦發(fā)生改變，補償表就會受到自動的調(diào)動，在建立補償表后，可對撓度進(jìn)行時事補償，為用戶體使用提供了便利的條件。本文講到的方法能夠減少生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率，且出現(xiàn)問題后方便檢修，使重型數(shù)控落地銑鏜床在生產(chǎn)加工中因自身重力原因而產(chǎn)生的誤差減小。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁元元.探析數(shù)控落地銑鏜床滑枕撓度補償控制形式的改進(jìn)及調(diào)試[J].中國科技投資，2017（02）.

[2]鄭曙光，高山，周全.落地鏜銑床使用電子水平儀實現(xiàn)滑枕撓度自動補償?shù)难芯縖J].制造技術(shù)與機床，2017（08）.