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高精立式加工中心多种误差控制和补偿技术

  • 发布日期:2017-12-20     信息来源:本站      浏览次数:638
    • 一、控制热变形和振动      

         为了保证高精度,采用了多种措施来减少高精立式加工中心的热变形和振动。如主轴套筒和前后轴承座恒温循环冷却,油气润滑减少轴承发热,后轴承使用圆柱滚子轴承,一旦发生热变形,主轴就向后伸长,不会影响加工精度;大流量冷却刀具和工件,减少切削热产生;床身上两个螺旋排屑器及时将切屑排出,避免切屑大量堆积引起床身热变形;机床对称结构设计,平衡热变形等;主轴具有中心内冷却功能,内冷zui大压力为2.2MPa,可满足进行高速切削、小孔加工和深孔加工时对排屑畅通、及时带走加工热量的要求。      

         为了使主轴运转平稳,降低噪声,减小振动,对主轴采用两次动平衡,一次是主轴与转子热装后,第二次是所有回转零件装配好后且几何精度检验完毕后。另外,在主轴前后位置设计有平衡环以备在线动平衡用。刀库放在机床的左侧面,用单独地基,这样在刀库和机械手换刀时产生的振动和不平衡不会传到主机上,消除了一部分外加载荷,使高精立式加工中心精度更稳定。

      二、提高空间位置精度的补偿技术      

          为了在较高的运动速度下,提高高精立式加工中心的定位精度和加工精度,特别是定位精度,机床上安装了精度为0.003mm的封闭式光栅尺,进行全闭环控制。但机床的定位精度只能评价机床在特定位置时的精度,如果远离测量面进行加工时,加工的位置度会有较大误差。而传统的螺距补偿只能对特定位置丝杠的螺距误差进行补偿,并不能全面降低整个加工面的位置度误差。为了尽可能消除加工区域内的位置度误差,提高机床的加工精度,增加了空间误差补偿功能。通过大量的试验采集数据,计算出机床在各空间点的几何误差,并通过CNC系统给予实时补偿。

      三、Z轴热补偿技术      

          主轴在运转过程中,电动机、轴承及其它运动部件会因摩擦、损耗等产生热量。如果热量不能及时散发和排出,则会严重影响机床精度。因此,对主轴电动机外套和轴承座外套用通过恒温油的方式进行循环冷却,使主轴运转过程中绝大部分的热量随循环油带出机体,以减小热变形。但是,再完善的冷却也仍然会有部分热量因传导速度快而不能及时排出,使主轴产生热变形。为了进一步解决主轴这部分热变形对精度的影响,对主轴向热变形用软件补偿的办法进行了补偿。补偿数据是通过实验获得的。
       
          为了使补偿软件更具有通用性,采用了变量编程,可针对不同的立式加工中心、不同的使用情况分别给这些变量赋值,便可生成zui具有针对性、实用性的补偿程序。采用热补偿后Z向的误差由补偿前的25.93μm降至8.76μm,约减小到1/3(试验条件:主轴转速 7500r/min,每2min测量一次温度和位移,温度测点为前后轴承及环境温度,位移测点为主轴轴端。温升为后轴承没有冷却的情况下。)

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