技术论坛 290 2020 年 11 月 数控落地铣镗床主轴滑枕精度补偿与调控 王 伟 齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161000 摘要：在工业生产制造的过程中，使用的数控落地铣镗床是基础设备，通常被机械装备加工所使用。在数控落地铣镗床中，主轴滑枕的精度决定着产品加工质量，有着重要的作用。数控落地铣镗床的滑枕由于自重而出现的变形，需要提出变形补偿思路，实施有效措施，实现调控和补偿主轴滑枕精度，提升机床加工精准度。本文主要阐述数控落地铣镗床主轴滑枕精度补偿与调控方式，仅供参考。 关键词：数控落地铣镗床；主轴滑枕；精度补偿与调控 中图分...
技术论坛 290 2020 年 11 月 数控落地铣镗床主轴滑枕精度补偿与调控 王 伟 齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161000 摘要：在工业生产制造的过程中，使用的数控落地铣镗床是基础设备，通常被机械装备加工所使用。在数控落地铣镗床中，主轴滑枕的精度决定着产品加工质量，有着重要的作用。数控落地铣镗床的滑枕由于自重而出现的变形，需要提出变形补偿思路，实施有效措施，实现调控和补偿主轴滑枕精度，提升机床加工精准度。本文主要阐述数控落地铣镗床主轴滑枕精度补偿与调控方式，仅供参考。 关键词：数控落地铣镗床；主轴滑枕；精度补偿与调控 中图分类号：TG537 文献标识码：A 落地铣镗床工作时，若主轴滑枕伸出，便会因自重让主轴滑枕出现变形，进而出现主轴回转运动差，影响加工工件质量和精度。国外使用机械式装置中硬件补偿改进主轴刚度，提高回转精度，但却无法改善滑枕非线性误差。电液比例阀控制吊索油缸，满足滑枕伸出各位置和不一样的种类铣镗头悬垂补偿。使用某型号数控系统功能，能够线性化补偿控制电液比例阀，进行简化补偿数据储存，提高精准度。 1 补偿系统硬件组成 1.1 阐述补偿方案 在数控落地铣镗床用某型号的数控系统，在用户界面上采用特定功能设计补偿数据输入接口，补偿数据用 DB 块存储在系统 PLC 中，接着进行线性处理，通过 PLC 模块向电液比例阀输出模拟电压，对大型落地铣镗床方形闸板的偏转变形进行补偿，从而完成落地铣镗床中的悬垂补偿和动态平衡，维持落地铣镗床加工精度不变，延长机床有效期。输出的补偿值是从固定的阶梯数值转化成和坐标共同改变的线性补偿值，进而优化补偿精准度。 1.2 原理 在大型落地铣镗中若是方滑枕伸出，则会由于滑枕本身的重力作用和使用的多种附件铣头出现变形，此种变形会让机床加工精度和机床几何精度受一定的影响。 补偿计划使添加油缸在主轴箱上吊索处。采用不一样附件的铣头滑枕伸出时，要按照各位置控制电液比例阀控制油缸操作，从而打消方滑枕在伸出时，由于出现变形而产生的精度误差。 1.3 组成 滑枕位置确定是由检测元件光栅尺检测并传送到数控系统，由 PLC 读取并处理数控系统的位置信号。计算结果通过模拟量输出模块以模拟量的形式输出到电液比例阀。最后对油缸的油压来控制，实现补偿目标。 1.4 数控系统设置 机床出厂前，机床制造厂对主轴末端在不同位置的悬垂误差做测量，并且如果利用重量不一致的附着式铣头，那么必然会导致发生悬垂误差的情况。测量误差补偿值是无法加以预判的，诸如：系统不同状态下的误差。系统将运行中所产生的各类信息数据会结合种类分别存储在很多类型的数据块之中，并且会利用电子设备对数据加以统一的处理，利用人机界面能更高效准确的对存储、测量、计量等参数加以确定。补偿机制与螺距补偿二者存在一定的类似性，最低的补偿参数都是结合机床的控制精准性加以确定的。使用一段时间，用户可按照机床的精度更新和补偿测量误差输入系统，以此来实现提高加工精度目标。 2 补偿和调控主轴滑枕变形 2.1 分析主轴滑枕工作的受力情况 某型号数控落地镗铣床的主轴滑枕使用材料密度、弹性模量均符合规定标准，主轴滑枕总长度 3675 米，工作行程使 1200毫米。 主轴滑枕工作行程中，若是重力载荷按照线性均匀分布，结合尺寸和材料密度计量主轴滑枕工作行程均布载荷，按照有关数据计算主轴滑枕的精度超出国家标准。 2.2 调控和补偿主轴滑枕变形 通过对主轴的滑枕运行过程中的受力情况做综合分析我们最终能确定数控地铣镗床的主轴滑枕发生形变的主要根源是因为自身重量的影响所导致的，解决办法就是增加补偿力来消解引发变形的重力。整个设施的设计理念就是在主轴滑枕内安设两根拉杆，将拉杆的一端与滑枕的左边相连接，另外一端需要与液压油缸进行链接。结合液压油缸的运作情况来对拉杆的运行进行调控，这一作用力也可以叫做补偿力。 主轴滑枕会随着伸出长度的变形，自身变形量也在增加。补偿力 F 会与滑枕根部出现弯矩，从而消除滑枕自重对变形产生的影响，实现滑枕形变补偿消除的目地。 2.3 分析主轴滑枕变形有限元 因为大规模的机床生产维持的时间相对较长，并且生产的成本校对，所以在实际将这一方案加以运用之前，应当针对主轴润滑枕变形补偿方案的科学性和有效性加以综合分析。为了可以提升主轴润滑枕运行的效率，能够大大减少附加加工孔，之后结合真实的情况对模型主轴润滑枕模型进行简化。将三维的落地铣镗床主轴模型引入到 ANSYS 中，结合真实的情况针对系统运行影响因素加以综合分析研究，适当的增添辅助条件，这样就能轻松的获得需要的 ANSYS 结果。应当针对在引入补偿机制之前润滑枕变形情况加以综合分析，最终判断出伸出量与变形量两者呈现正比例关系。 ANSYS 模拟结果和理论计算比较，出现稍微严重变形的根本原因是材料相对于中性层的惯性矩被简单地处理为大矩形截面的惯性矩，减去中小矩形界面的惯性矩。但实际主轴滑枕的中性层惯性矩较小，因为主轴滑枕的上表面和左右两侧开有走线的一些工艺孔，以此来降低了滑枕的整体刚度，因此模拟分析的变形结果将大于理论计算值。将补偿机构引入后可适当设定补偿拉力，再仿真分析滑枕变形情况。由仿真分析可知，验证补偿效果可通过考察变形情、滑枕伸长量以及补偿拉力关系[1] 。 在介绍补偿机构的基础上，设定合适的补偿张力，对滑枕的变形进行了仿真分析，结果如图所示。比较补偿前后仿真情况能发现，补偿机构后的落地铣镗主轴滑枕若是伸出量相同，则能够改善主轴滑枕变形。 2.4 实现补偿机构 图五所示为主轴润滑枕补偿机制图，在润滑枕上层设置了两根拉杆，拉杆的一边与滑枕进行连接，另一边将滑枕伸出来，两个油缸组合与两根拉杆相辅相成，在每个油缸组内需要安设至少两个补偿油缸来加以辅助。两个补偿油缸有必要进行串联连接，将活塞安设在油缸的拉杆位置，同时和拉杆连接在一起[2] 。 在补偿液压缸和油缸的控制油路中设置电液伺服比例阀，借助放大器来与数控系统中的可编程控制设备加以连接，
