鏜銑加工中心平旋盤(pán)定位誤差精度診斷與維修

楊懷忠，付孟強(qiáng)，高 偉，劉 愚

（中航飛機(jī)股份有限公司長(zhǎng)沙起落架分公司，陜西漢中 723200）

鏜銑加工中心平旋盤(pán)定位誤差精度診斷與維修

楊懷忠，付孟強(qiáng)，高 偉，劉 愚

（中航飛機(jī)股份有限公司長(zhǎng)沙起落架分公司，陜西漢中 723200）

研究進(jìn)口臥式鏜銑加工中心平旋盤(pán)定位誤差精度的診斷與維修問(wèn)題，提出平旋盤(pán)定位誤差精度的診斷與維修方法，以解決加工零件時(shí)傳統(tǒng)方法在多次定位時(shí)遇到的加工精度以及效率低的問(wèn)題。

臥式鏜銑加工中心；平旋盤(pán)；定位誤差

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.53

0 引言

數(shù)控鏜銑加工機(jī)床一般可以分為立式龍門和臥式鏜銑削2種：前者主要用于回轉(zhuǎn)直徑較大的盤(pán)類零件車削加工，后者主要用于軸向尺寸較長(zhǎng)或小型盤(pán)類零件的車削加工，兩者都有雙主軸。臥式數(shù)控車床按功能可進(jìn)一步分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、普通數(shù)控車床和車削加工中心。

1 進(jìn)口臥式鏜銑加工中心簡(jiǎn)介

本文所述臥式銑鏜加工中心產(chǎn)于日本，通過(guò)四工位旋轉(zhuǎn)及水平方向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)、立式銑刀主軸及臥式鏜刀主軸的復(fù)合，可以一次性完成零件5個(gè)面的銑削、鉆孔、鏜孔等，從而降低零件的定位誤差以及變形，提高加工精度、效率，廣泛應(yīng)用于車輛制造、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、家電產(chǎn)品等行業(yè)。機(jī)床有2種加工規(guī)格可以轉(zhuǎn)換，因此可以分角度加工、加工其他機(jī)床不能加工的大尺寸零件。該加工中心主要有5個(gè)特點(diǎn)。①機(jī)床床身為T形鑄造，有正掛式主軸箱，床體內(nèi)部還設(shè)有三角加強(qiáng)筋和座椅式基座，使機(jī)床更穩(wěn)定。加強(qiáng)筋使導(dǎo)軌剛性更大，使機(jī)床在Y軸上工作的同時(shí)還能保持高精度以及吸振能力。②機(jī)床有雙導(dǎo)向系統(tǒng)且立柱精度較高，主軸箱與導(dǎo)軌有7個(gè)面接觸，可使機(jī)床穩(wěn)定地完成垂切，有效提高加工精度。③加工中心滑動(dòng)面采用美國(guó)的Turcite BHP耐磨軟帶，接觸剛性高、耐磨性好。④銑鏜加工中心的潤(rùn)滑系統(tǒng)強(qiáng)大，主軸軸承的潤(rùn)滑效果很好，可有效提高軸承使用壽命，主軸精度可以長(zhǎng)時(shí)間維持在較高水平。⑤加工中心的滾珠絲杠采用直徑較大的雙螺母滾珠，在兩端都進(jìn)行了緊固，因此可以將熱伸長(zhǎng)造成的精度損失降至最低。

2 平旋盤(pán)定位誤差精度診斷和維修

平旋盤(pán)也叫U軸刀具（圖1）。U軸一般是指平行于機(jī)床X軸的軸，U軸刀具可在U軸方向?qū)崟r(shí)數(shù)控變徑，使得該加工中心也能完成過(guò)去只能由車床完成的加工。

數(shù)控機(jī)床的加工定位精度（即定位精度及重復(fù)定位精度）由刀具與零件的位置決定，影響該位置的因素很多，如機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差等。一般來(lái)說(shuō)，提高數(shù)控機(jī)床定位精度的方法有2種：①提高機(jī)床各配件的加工精度以及配置精度；②降低機(jī)床的定位誤差，使用激光干涉儀監(jiān)測(cè)以及提高數(shù)控機(jī)床本身的可編程性和智能性。

2.1 導(dǎo)軌貼塑降低誤差

在機(jī)床制造及維修中，多通過(guò)在機(jī)床導(dǎo)軌上貼塑來(lái)提高機(jī)床的耐磨性，防止機(jī)床發(fā)生爬行，如在機(jī)床尾座等處或在機(jī)床維修過(guò)程中補(bǔ)償滑動(dòng)性的導(dǎo)軌面。貼塑質(zhì)量低下將影響整個(gè)導(dǎo)軌的工作，在導(dǎo)軌貼塑過(guò)程中應(yīng)注意4個(gè)問(wèn)題。

圖1 平旋盤(pán)傳動(dòng)原理

（1）貼塑表面粗糙程度對(duì)貼塑牢固度影響很大。貼塑表面較光滑則不易存膠，兩個(gè)貼面無(wú)法牢固粘貼，所以導(dǎo)軌的平面度以及貼合面的粗糙度需要控制在一定范圍。

（2）溫度對(duì)貼塑質(zhì)量的影響。當(dāng)環(huán)境溫度＜25℃時(shí)，導(dǎo)軌膠濃度變大，貼塑時(shí)不能很恰當(dāng)?shù)貪B透到貼塑表面紋理，同時(shí)由于低溫引起的導(dǎo)軌膠固化也會(huì)影響粘貼效果。

（3）貼塑完成后必須施壓并控制溫度，讓導(dǎo)軌進(jìn)行自然固化，固化時(shí)間≥24 h。施壓方式應(yīng)與導(dǎo)軌自身?xiàng)l件相適應(yīng)，按壓量應(yīng)該符合導(dǎo)軌本身要求。

（4）膠體應(yīng)該均勻涂抹導(dǎo)軌的各面。涂抹膠體時(shí)應(yīng)均勻，如果某處膠體過(guò)多，則應(yīng)擠出多余部分，否則整塊貼塑料將粘貼不牢固，只能重新粘貼。在導(dǎo)軌膠粘貼的過(guò)程中，導(dǎo)軌膠應(yīng)該同時(shí)涂在基面和貼塑料軟面，之后可用鋸條梳刮，使膠體厚度均勻。

2.2 滾珠絲杠優(yōu)化

假設(shè)存在著實(shí)體可以作為模型，將工作臺(tái)上不同位置作為傳遞函數(shù)，就可以得到不同傳遞函數(shù)下的共振頻率。如果工作臺(tái)與電機(jī)端越接近，那么整個(gè)滾珠絲杠系統(tǒng)和共振頻率就越高，而共振頻率與工作臺(tái)和電機(jī)的距離的增加就越小。因此可以看出，工作臺(tái)離電機(jī)越遠(yuǎn)，共振頻率越小。所以，想得到系統(tǒng)的頻率上限，就要盡可能增大工作臺(tái)與電機(jī)的距離。

2.2.1 聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度與共振頻率

選定聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度Kc取值時(shí)，保持其他參數(shù)與選定模型相同，通過(guò)計(jì)算得到傳遞函數(shù)。結(jié)果顯示，聯(lián)軸器Kc較小時(shí)，適當(dāng)增大其值可以增加系統(tǒng)的共振頻率；但是當(dāng)Kc大到一定值時(shí)，再增加Kc值共振頻率也不會(huì)增加。

2.2.2 軸承剛度與共振頻率

靠近點(diǎn)擊，通過(guò)軸承固定螺桿就可以限制螺桿與電機(jī)之間的自由度。在電機(jī)較遠(yuǎn)處，螺桿可以輕松移動(dòng)，所以可以只考慮共振頻率受到電機(jī)軸承剛度的影響。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其共振頻率與電機(jī)軸承剛度的關(guān)系不一定正相關(guān)。也就是說(shuō)，提高電機(jī)軸承剛度，系統(tǒng)的共振頻率也不一定會(huì)增大。通過(guò)設(shè)定范圍，可以用增大軸承剛度的方法增加系統(tǒng)共振頻率，超過(guò)這個(gè)范圍就應(yīng)換用其他方法。總之，在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)軸承剛度不應(yīng)該設(shè)定過(guò)高，否則不僅會(huì)浪費(fèi)剛度，甚至影響機(jī)床工作效果。

2.3 激光干涉儀的檢測(cè)與診斷

數(shù)控機(jī)床的誤差檢測(cè)與補(bǔ)償工作，主要取決于數(shù)控加工中心、誤差接口、補(bǔ)償接口以及打印機(jī)等。本文系統(tǒng)的研究對(duì)象為RIFA80數(shù)控加工中心，測(cè)量工具為雷尼紹ML10激光干涉儀，系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)采集樣本點(diǎn)（即采集線性軸上的樣點(diǎn)），將采集結(jié)果錄入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)本身的計(jì)算定位誤差系統(tǒng)對(duì)各精度指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，一旦誤差超過(guò)給定范圍，就應(yīng)該采取軟補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行修正，并且要不斷循環(huán)來(lái)增加測(cè)量精度。

3 結(jié)論

需要進(jìn)行高精度加工的產(chǎn)品，很多都是軍用裝備以及一些復(fù)雜零件。目前我國(guó)在高精度數(shù)控機(jī)床方面的研究尚少，許多數(shù)控設(shè)備存在加工效率低、產(chǎn)品精度低的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床的分析，找到一些提高臥式鏜銑加工中心加工精度的方法：對(duì)臥式鏜銑加工來(lái)說(shuō)，主要誤差在于平旋盤(pán)定位的誤差；對(duì)平旋盤(pán)精度的診斷與維修，可以通過(guò)導(dǎo)軌貼塑、優(yōu)化滾珠杠等方法來(lái)提高加工精度；對(duì)于機(jī)床的整體維修和檢測(cè)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)測(cè)量聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度和軸承剛度或者安裝激光干涉儀來(lái)進(jìn)行相應(yīng)操作。

TG536

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〔編輯 吳建卿〕