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數控臥式鏜銑床廠家熱穩定性分析與對策

發布日期:2020-06-10 作者: 點擊:

       隨著我國的經濟發展,大型數控臥式鏜銑床在各行業中的應用也越來越多。從而造成加工的工件精度不穩定,一致性也無法保證。另外,隨著機床技術的發展和提高,對加工效率的要求也不斷提高,要求機床主軸旋轉速度提高的同時,各座標軸的進給速度,快移速度也必須相應提高,這就使機床各部位自身的發熱越來越大,且越來越不均衡,這就使機床的精度熱穩定性,成為影響機床穩定加工的主要因素。

  因此,小豬視頻app在使用這類機床時,不僅要重視周圍環境溫度的變化對機床精度的影響,也必須對機床各部位的發熱進行有效地控製,以減少部件發熱對機床精度的影響。

  保證大型龍門鏜銑床在一般溫度下加工的精度熱穩定性,是擺在小豬視頻app麵前的一道難題。針對這個問題,在設計製造此類機床二十多年的過程中,通過不斷探索和試驗,筆者取得了許多經驗和試驗數據,在此謹與同行一起探討。

       1 影響機床精度熱穩定性的熱源分析

  控製機床精度熱穩定性的最終目的,就是控製刀具加工點相對工件的位置關係及工件或刀具移動的準確一致特性,機床的結構性精度穩定在一個範圍內之後,影響機床加工精度穩定性的另一個方麵,熱穩定性就成為機床精度變化的主要原因。機床發熱的熱源有3個方麵:環境(氣溫)、機床運動部件運動發熱(包括主傳動發熱,進給軸發熱,各類電機發熱)、切削發熱。由於切削發熱解決起來相對簡單,在此不作討論。

  1.1環境(氣溫)的影響

  大型龍門鏜銑床一般采用的結構,是工作台在床身上水平運動(x向),床身兩側有兩個立柱,立柱上有一橫梁,滑座在橫梁上作另一個水平方向的運動(Y向),滑枕在滑座上作垂直方向的運動(z向)。

  由於機床高度大,X向運動與Y、Z向位置高度差,一般都在2 m以上,產生了一個高度溫差,在廠房裏生產過程中,會有2—4℃的溫差,按鑄鐵線漲係數0.011 mm/(℃·m),y軸行程約2.5m的情況,造成工作台X向定位精度與y、Z向定位精度有0.055~O.11mm的差別,從而影響加工精度。

機床安置的廠房布置,也有很大影響,特別是在我國南方的廠房,多考慮到通風采光,將窗戶開的很大,陽光直接照射到機床,使機床局部溫度變化,影響加工精度。

  1.2機床部件發熱的影響

  一般分為主傳動發熱和座標軸運動發熱。

  (1)主傳動發熱。大型數控龍門鏜銑床的主傳動,一般都安裝在滑枕上,主軸在滑枕下端。滑枕是一個長徑比較大的杆類,熱變形特性較複雜,與滑枕截麵形狀、導軌布置方式關係很大。此類機床主傳動動力傳人方式,一般又分正麵傳入和端麵傳人,各有優缺點。正麵傳人,是主電機及變速箱安裝在滑枕正麵,傳人滑枕後即到主軸,由於其傳動鏈短,傳動剛性較好,其滑枕導軌采用半包容結構,滑枕尺寸可以較大,增強了滑枕的結構剛性,同時其不好的一麵,就是主傳動產生的熱量在滑枕正麵聚集,造成滑枕正反麵熱量不勻,使滑枕變形;端麵傳人,是主電機及變速箱安裝在滑枕上端麵,傳入滑枕後通過長傳功軸傳到主軸,由於其傳動鏈長,傳動剛性較差,其滑枕導軌采用全包容結構,滑枕尺寸相對較小,滑枕的結構剛性稍弱,但其主傳動產生的熱量在滑枕端麵,不會使滑枕正反麵產生溫差,滑枕變形量小。

  (2)座標軸運動發熱。主要是進給傳動發熱,如滾珠絲杠傳動發熱或齒輪齒條傳動發熱和進給電機發熱傳導到傳動部件,其主要影響機床定位精度和重複定位精度。

2 對機床熱穩定性的控製方式組合

  針對以上的情況,小豬視頻app針對不同的要求,進行相應的控製方式組合來達到目的。

  2.1 對氣溫及高度差造成溫差的控製

臥式鏜銑床廠家

  對於氣溫變化及高度差造成的溫差,使工作台

  移動(X向)與滑座橫向(Y向)及滑枕垂向(Z向)的單位運動長度不同的問題,首先從機床的安置就要考慮,機床布置應相對獨立,機床間隔不宜太小,且不能靠近陽光直射區域,廠房高度要高一些,同時設置通風設施,加快空氣流動,使溫度均衡。

  如果大型數控龍門鏜銑床用於加工有一致性要求且精度較高時,則需將機床安裝在恒溫廠房裏,花費較大,也增加了此類機床的使用成本。

  另外還可以通過NC係統進行動態補償的方法:即在機床整機裝配調試完畢後,分別在床身和橫梁特定位置安裝多個溫度傳感器,利用位移檢測設備(如激光幹涉儀)對在不同溫度下各軸的位移精度進行檢測,得出各溫度采樣點在不同溫差時的運動補償量,向NC係統下輸入補償量,則在加工中係統得到采樣點溫度後進行比較,得到溫差值再把該溫差的各軸補償量補入,即可有較明顯的效果。但此方法對溫度采樣點的選取要求較高,補償數據量大,分析數據難度大,對數控係統要求高,成本高和生產周期長,隻能在某些特殊要求的機床上采用。

  2.2 對主傳動及主軸部件發熱的控製

  對於主傳動及主軸部件的發熱,一般采用的控製方法有兩種:

  一是要求用戶在加工前進行主傳動係統預熱,即以加工所需主軸轉速開動主軸約30 min,以便使機床主傳動係統達到相對熱平衡,這時機床滑枕及主軸相應的熱伸長和變形己經穩定,對機床相關幾何精度的影響量,己經不會有多大變化,此時再進行加工作業,能較好地保證加工精度的穩定。此方法也是目前采用最多的一種方式。

  二是采用恒溫油對主傳動及主軸係統進行冷卻,減少熱量,這種方式須增加油冷機,會增加些成本,但效果不錯。

  2.3對座標軸運動發熱的控製

  在數控機床上,這類發熱主要是伺服電機發熱和滾珠絲杠傳動發熱。這兩個問題在中小型數控機床上較為突出。

  對於伺服電機發熱,一般采用隔熱墊來隔離電機熱量,或在電機與機床聯接部位加冷卻的方式來加以控製。

  對於滾珠絲杠傳動發熱,一般采用中空絲杠,通人循環冷卻油,降低絲杠溫度,使絲杠溫度與基本零件(如床身)等溫,以保證絲杠與床身的熱伸長量保持一致,使絲杠本身的預緊力、絲杠的預拉力、軸承的預緊力不受發熱影響,保證在溫度變化的情況下,進給軸驅動剛性得以保持,從而提高機床的加工精度。

  而在大型數控龍門鏜銑床上采用的方法,一是將進給電機設計在部件端部,保證較好的散熱條件,並通過用同步齒形帶或高精度減速機與絲杠隔離,以減少進給伺服電機發熱的影響。二是采用大直徑滾珠絲杠(長絲杠不宜采用中空絲杠),增加其熱容量,減少溫升,來達到目的。

3 結束語

  通過采用臥式鏜銑床廠家提供的以上的措施,針對不同型號的機床結構和用戶的要求,采用多種方式的組合,將此類機床各部位溫差影響降到最低,使機床達到一個較好的加工狀態,提高了機床的精度穩定性和剛度穩定性,保證了加工的精度及其一致性。


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