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伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心

前言：

隨著航空技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)整體化、大型化、復(fù)雜化、精度要求高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)加工設(shè)備的加工范圍及加工精度提出了更高的要求，五軸CNC龍門加工中心較好的滿足了上述要求，日趨成為現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)件的主力加工設(shè)備，但同時(shí)五軸CNC龍門加工中心因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸較大，運(yùn)動(dòng)行程長等原因，其加工精度容易受到溫度變化的影響。大量研究表明，溫度變化所產(chǎn)生的熱誤差已經(jīng)是大型龍門加工中心的誤差源，占該類加工中心總誤差的40%?70%^[1’²’⁷¹。針對(duì)CNC加工中心的熱誤差，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究工作并取得了相應(yīng)的成果，總體來看，目前對(duì)熱誤差的補(bǔ)償方法主要有三種：溫度控制法，通過控制環(huán)境溫度來減少加工中心熱誤差，措施包括增加保溫系統(tǒng)、恒溫倉等；熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)法，通過采用新材料、新工藝來減少加工中心在溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的熱誤差；熱誤差補(bǔ)償法，通過檢測(cè)溫度與熱誤差，建立熱誤差模型通過軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。針對(duì)已投產(chǎn)的加工中心，難以重新進(jìn)行熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)，而溫度控制需要搭建恒溫倉等，成本相對(duì)較高，尤其對(duì)于大型CNC機(jī)床，因此通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臒嵴`差補(bǔ)償法成為加工中心行業(yè)的研究熱點(diǎn)^[3-^5]，但該方法在實(shí)施過程中，需要在原機(jī)床上布置傳感器及線纜，開發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，對(duì)加工中心的正常生產(chǎn)造成一定的影響。

本文立足于生產(chǎn)環(huán)境，在對(duì)加工中心正常加工生產(chǎn)影響最小的前提下，提出了一種基于SIEMENS 840DCNC系統(tǒng)框架功能的CNC龍門加工中心工作臺(tái)熱誤差檢測(cè)及補(bǔ)償方法。

1CNC龍門加工中心工作臺(tái)熱誤差分析

某CNC龍門加工中心為橫梁固定、工作臺(tái)移動(dòng)式龍門銑床，該加工中心工作臺(tái)尺寸為1〇〇〇〇_X3000mm,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

生產(chǎn)過程中某一時(shí)間段內(nèi)通過復(fù)查工件原點(diǎn)得出的該加工中心熱誤差情況如表1所示。

由圖1加工中心結(jié)構(gòu)示意圖和表1熱誤差測(cè)量結(jié)果可見，由于工作臺(tái)長度達(dá)到10米，且工作臺(tái)在x軸行程為；! 〇米，該加工中心X軸方向熱誤差為熱誤差，該加工中心_x軸工作臺(tái)及位置檢測(cè)反饋的構(gòu)成如圖2所示。通過分析X軸位置檢測(cè)反饋及工作臺(tái)構(gòu)成，可以得出如下結(jié)論：復(fù)查工件原點(diǎn)方式所表現(xiàn)的X向熱誤差產(chǎn)生的原因?yàn)楣ぷ髋_(tái)受溫度影響熱變形及光柵尺受溫度影響所導(dǎo)致的熱伸縮量的綜合。本文主耍對(duì)由于該原因所導(dǎo)致的龍門加工中心的熱誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

2工作臺(tái)熱誤差檢測(cè)

為了檢測(cè)環(huán)境溫度變化時(shí)，工作臺(tái)本身的熱伸縮量，在滿足相應(yīng)檢測(cè)精度的前提下，并同時(shí)考慮實(shí)際生產(chǎn)使用中的快捷性、方便性、可靠性，本文通過在工作臺(tái)兩端安裝標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，環(huán)境溫度變化時(shí)，使用加工中心配備的測(cè)頭系統(tǒng)進(jìn)行兩標(biāo)準(zhǔn)環(huán)位置檢測(cè)，檢測(cè)值與環(huán)境溫度變化前的檢測(cè)值進(jìn)行比較，得出該加工中心x軸熱誤差值，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)位置檢測(cè)示意圖如圖3所示。