引言
近年來,高速加工技術得到了長足發展,采用高速加工技術的鉆攻中心已廣泛應用于 3C 產品的金切加工。高速加工雖然提高了加工效率,但使得小型鉆攻中心的熱變形問題十分突出[1-4]。對于情況較嚴重的機床,Z 軸方向的熱誤差達到 0. 1mm,已超出機床加工精度最低等級,導致零件報廢。
在熱誤差的研究中,國內外的學者將主要精力集中在研究傳感器的布置問題上,采用優化算法選擇出測量機床變形的最少最優的溫度敏感點,然后計算溫升,建立熱變形數學模型,算出熱誤差值進行補償[5-6]。而在熱變形的測量中,激光干涉儀具有量程大、精度高等優點[7],但是它價格昂貴,操作復雜,需要專門的技術人員,一臺機床的測試時間一般在6h 以上,對于布置了幾百臺高速鉆攻中心的車間來說,是一項耗時繁重的工作。
為了解決以上問題,本文提出了一種 Z 軸熱變形的在線測量與補償技術,以型號為 TD500A 的高速鉆攻中心為例,利用對刀儀方便快捷地測出熱變形量,然后通過分段線性擬合的方式建立熱誤差補償模型,并在數控系統中實現熱誤差補償功能。
1 熱誤差補償模型
小型機床其結構的小型化,使得它的熱敏感性較強,關鍵零部件的熱變形也較大。需要對數控機床的熱變形進行測量,以建立熱誤差補償的數學模型,然后通過數控系統對其進行補償。圖 1 所示為機床在 X、Z兩個方向的熱變形示意圖。
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結論
為提高小型鉆攻中心熱變形的測量速度,本文提出了一種使用對刀儀對 Z 軸熱變形進行在線測量的方法,比利用激光干涉儀測量熱變形量的方法更加方便快捷,時間縮短至 2h。將利用該在線測量方法測量出的數據通過分段線性擬合的方式建立了熱誤差補償模型,并運用到數控機床中進行補償。實驗驗證,絲桿的熱變形量從原來的 0. 05mm 降到不足 0. 01mm,能夠滿足實際生產加工的精度要求。
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