重型數(shù)控落地銑鏜床滑枕組件熱誤差補償技術研究

富永剛

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 銑鏜床的性能優(yōu)化技術

機床零件的實際尺寸、結構方式以及系統(tǒng)參數(shù)等都會對銑鏜機床的誤差變量產(chǎn)生嚴重的影響，使用多樣性優(yōu)化目標的手段得出最為理想的解。由環(huán)境因素（例如組裝公差，相應的冷卻條件等）導致軸承的實際組件出現(xiàn)了熱變形現(xiàn)象，在這樣不斷波動的形態(tài)之下，經(jīng)過對比主軸位移以及軸承線預緊力分析，此優(yōu)化手段主要是在熱彈性基礎上的魯棒設計辦法。E.Abele整體分析了主軸軸承進行發(fā)熱的相關機理，經(jīng)過逐步優(yōu)化其結構，保證其冷卻與預緊性能，有效提升機床的實際精準程度。

在相應的制約條件之下，機床零件并不可以自己出現(xiàn)變形情況，其主要是由于變溫力不斷形成的，熱變形主要是二者的和：

式中：α代表熱膨脹系數(shù)；L代表機床零件最開始的長度；T（x）代表溫度場函數(shù)；σ代表熱應力，E代表彈性模量。

王哲元根據(jù)機床伸長率的差異性，分析了TK6920DA切削力出現(xiàn)的變形情況，優(yōu)化了設計，減少了變形。安金峰以TK6920機床當做是主要的分析對象，研究其主軸系統(tǒng)，使用相應的APDL參數(shù)不斷優(yōu)化其辦法，有效改善其熱特性能。鏜軸前端的軸向和徑向加工精度分別提高11.9μm和6.5μm。

改善機床的熱特性：盡管可以將機床的熱誤差減少到相應的范圍中，然而，沒有辦法消除熱誤差造成的加工精準程度方面的影響。除此之外，全面優(yōu)化其熱特性能，可以對機床最開始設計的某些位置進行改進。

2 機床溫度測點優(yōu)化技術

對機床溫度實際測量點進行優(yōu)化的手段是在模擬數(shù)據(jù)的前提下測試相應的信息，缺少一定的理論根據(jù)。對于機床溫度測量點的實際數(shù)量而言，缺乏最為理想溫度測量點位置或用于更好地篩選的方法，仍然沒有統(tǒng)一的結論。此外，具有不同配置的機床的熱誤差特性變化很大。尋找合適且有效的理論基礎來證明所選擇的臨界溫度點對熱變形研究特別重要。

3 落地銑鏜床熱誤差建模技術

在之前的很長時間，我國與國外的很多專家學者使用多樣性辦法建立了相應的熱誤差模型，在實際補償中是有效的。林偉清等在使用補償模型以后，對收集到的數(shù)據(jù)信息加強建模以及直接處理，其補償?shù)膶嶋H精準程度非常高。蔣輝主要對LSSVM關鍵參數(shù)進行了全面優(yōu)化，得出了最為合理的熱誤差模型。建立了沖壓熱延伸誤差模型，并以90的補償率實現(xiàn)誤差補償。H.Wu通過熱誤差模態(tài)分析選擇車削中心的五個關鍵溫度點作為模型輸入。工件尺寸誤差由27 μm降至10 μm。輸入變量包括主軸速度，機器電流和溫度信息。

4 大型數(shù)控地板銑鏜床的熱誤差補償技術

國外學者E.Gomez-Acedo在西門子系統(tǒng)的基礎上，使用了實時控制系統(tǒng)，應用其動態(tài)鏈接庫獲得系統(tǒng)所反饋回來的信號，其輸入主要是模型經(jīng)過計算得到相應的熱誤差數(shù)值傳輸?shù)?機床當中，其控制器經(jīng)過坐標的移動對各個軸承進行有效調整，最終達成補償，降低了誤差補償成本，方便了技術的市場化，利用單片機計算來計算內存中的補償情況，RS-232C廣泛運用在和數(shù)控系統(tǒng)的有效通信上，其補償模塊把存在誤差的數(shù)值轉變成了代碼，進而實現(xiàn)補償。

主軸冷卻套結構優(yōu)化：

圖1 矩形截面螺紋冷卻套尺寸參數(shù)優(yōu)化

在研究機床的熱誤差補償策略過程中，在反饋其中斷辦法時，應該對機床系統(tǒng)的具體硬件進行修改。在此以外，補償過程中的反饋信號也非常容易被干擾，造成此信號和經(jīng)過處理的信號之間存在不同步的情況。該方法可以應用于當前的主流數(shù)控系統(tǒng)，例如 Siemens840D，F(xiàn)ANUCi18等。