镗铣加工中心的滑枕挠度补偿方法及变形分析

第4章滑枕挠度补偿的设计
镗床是TX1600G镗铣加工中心重要的组成部分，其各坐标轴的行程如下：X 轴行程1750mm, Z轴行程1000mm, Y轴行程1200mm。键床主轴直径240mm,采用方形滑枕式结构，在镗削加工中，滑台带动滑枕在Z方向运动，确定Z轴位置，滑枕带动主轴和刀具在Y方向进行镗削。在Y方向加工深孔时，滑枕伸出的长度比较大，加上滑枕、主轴、其它附件的重力及镗削力的影响，滑枕在伸出方向形成了悬臂梁结构，发生弯曲变形，产生挠度误差。这种挠度误差严重影响到机床的定位精度和加工精度，故对挠度误差进行补偿是十分必要的。
4.1挠度补偿方法
目前对于滑枕产生的挠度误差，采取的方法有平衡重锤法、补偿法、电液比例控制法等。平衡重锤法是由机械平衡锤和机电补偿装置补偿滑枕挠度，主要优点是结构简单，使用方便，缺点是增加了机床的整机重量，对机床其它轴的进给运动产生一定影响，对机床的刚度要求高[46]。拉杆补偿法在滑枕上半侧安装一组拉杆，由液压油缸提供拉力来补偿滑枕的挠度变形，能有效的补偿挠度误差，但拉杆的偏心作用将会导致滑枕在轴向产生一定量的附加变形，而且拉杆拉力的确定及精确加载问题都难确定[47_48]。电液比例控制法应用电液比例阀和压力传感器来控制活塞杆的压力和位移，取得了一定的补偿效果。拉杆补偿法和电液比例控制法都需要液压缸，都无法避免液压系统存在的缺点，如液压件漏油、补偿滞后、油液升温等[49]。
本课题中针对滑枕的挠度变形，利用基于UMAC的开放性数控系统进行挠度补偿，该补偿方法不需要机械和控制辅助结构，补偿精度不受辅助结构的影响，简单易行，且经济性好。
4.2滑枕挠度变形分析
滑枕端面尺寸264mmX245mm,总长2540mm，Y轴方向行程1200mm。材料使用灰铸铁HT300，弹性模量E=150GPa，密度P=7300kg/m3，泊松比n=0.25。
实体建模时，为提高有限元模型准确性，将螺纹孔、小凸台和倒角等结构忽略不计。对辅助系统等非主要的零部件（如光栅尺、拖链等）不进行有限元建模，将其视为远程质量施加在滑枕有限元模型上。滑枕实体模型如图4.1所示。滑枕、主轴电机以及导轨的重力，则通过重力场施加在滑枕有限元模型上；加工过程中的计算镗削力，通过远程载荷将其施加在主轴的内孔面与端面。导轨与支撑部件的接触面应用全固定，与驱动丝杠相接触的螺母内表面应用全固定约束。其滑枕模型施加的载荷与约束如图4.2所示。
在SolidWorks simulation中以机床零点为起点，每隔100mm取点，进行仿真。
通过仿真数据得出，滑枕在Y向和X向的变形量很小，在Z方向的变形量大，即挠度误差（Z方向的变形量）是影响镗轴精度的主要因素。在Y方向行程1200mm处挠度变形如图4.3所示，滑枕各行程在Z向变形量如表4.1所示。由表4.1可得，随着滑枕行程的增加，挠度误差呈非线性增加。
表4.1滑枕各行程在Z向的变形量

行程/mm	Z向变形量/Min	行程/mm	Z向变形量尔m
0	-0.05	700	-17.35
100	-0.15	800	-23.45
200	-0.52	900	-31.89
300	-2.16	1000	-42.37
400	-5.23	1100	-55.86
500	-9.02	1200	-72.50
600	-12.55

镗铣加工中心的滑枕挠度补偿方法及变形分析

加工中心相关内容

U600S五轴加工中心视频

六角亭五轴加工工艺

自适应控制方法在混联五轴加工中心中的应用

五轴加工中心和五轴钻攻中心在机测量探头补

五轴加工中心进给系统动态误差影响因素

产品中心

U260T五轴钻攻中心

U260V五轴加工中心

U350V五轴加工中心

联系我们

关注官方微信