一種滑枕熱伸長補償方法在數(shù)控落地銑鏜床中的試驗分析

崔鳳有 陳雪芳 李德剛

(齊齊哈爾二機床(集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)計院，黑龍江齊齊哈爾 161005)

機床工作至溫度穩(wěn)定期間，滑枕受熱伸長量較大，當(dāng)機床工作溫度穩(wěn)定后，滑枕受熱伸長量基本穩(wěn)定。滑枕熱伸長量需要有一個相對的比較，即標(biāo)準(zhǔn)量度，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)量度對滑枕熱身長誤差進(jìn)行補償。殷鋼材料的熱膨脹率很低，約為滑枕材料HT300的1/20，用該材質(zhì)做測量滑枕熱伸長的標(biāo)準(zhǔn)測量桿件，簡稱標(biāo)準(zhǔn)桿。本文主要通過試驗對滑枕熱伸長補償量進(jìn)行分析。

1 工作原理及安裝

標(biāo)準(zhǔn)桿左端固定于滑枕立面預(yù)留的長槽內(nèi)，其余沿滑枕長度方向自由懸伸，并用支撐物支撐殷鋼管保證其水平，因此標(biāo)準(zhǔn)桿會隨著滑枕前端熱伸長而移動，在標(biāo)準(zhǔn)桿與傳感器相連處會產(chǎn)生相對位移，由于標(biāo)準(zhǔn)桿相對滑枕熱伸長量很小，該位移量可認(rèn)為是該段滑枕熱伸長量。傳感器觸頭頂?shù)揭箐摴苡叶耍⒈ＷC傳感器與殷鋼管保持水平，標(biāo)準(zhǔn)桿及位移傳感器安裝位置如圖1所示。

2 滑枕熱伸長補償系統(tǒng)介紹

目前，利用西門子數(shù)控系統(tǒng)的溫度補償模塊對滑枕熱伸長誤差進(jìn)行補償。傳感器將檢測到的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斎氲轿鏖T子數(shù)控系統(tǒng)的模擬量輸入模塊，采用Step7軟件進(jìn)行編程，完成電壓值到位移值的轉(zhuǎn)變。控制程序在主機程序中已編好，原始數(shù)據(jù)是在傳感器與殷鋼管之間通過塞塞尺測出相對應(yīng)的電壓信號，繼而得到一個關(guān)于位移和電壓信號之間的線性函數(shù)關(guān)系式，通過此關(guān)系式乘以補償系數(shù)對滑枕熱伸長進(jìn)行補償。

3 滑枕熱誤差補償試驗及數(shù)據(jù)分析

機床滑枕熱伸長造成熱誤差時，標(biāo)準(zhǔn)桿熱誤差補償系統(tǒng)將誤差值反饋給機床數(shù)控系統(tǒng)，從而控制滑枕向熱伸長的反方向運動。表1試驗數(shù)據(jù)是通過對補償系數(shù)取0、1、2時滑枕熱誤差值。

實驗條件:主軸轉(zhuǎn)速1 000 r/min，滑枕伸出200 mm，鏜軸無伸出。實驗進(jìn)行5 h，每15 min記錄一次數(shù)據(jù)，如表1所示。

試驗設(shè)備:TK6920型數(shù)控落地銑鏜床、百分表(1個)、紅外測溫計(1個)。本試驗是在TK6920型數(shù)控落地銑鏜床上進(jìn)行的，用百分表測量滑枕端面補償后實際熱誤差值，紅外測溫計用于主軸錐孔溫度測量。

試驗時，將補償開啟，此時的補償值為補償系統(tǒng)實際檢測值，數(shù)據(jù)采集點布置如圖2。

表1 試驗數(shù)據(jù)

4 滑枕補償數(shù)值確定

從圖3中可以看出滑枕沒有標(biāo)準(zhǔn)桿補償時，滑枕受溫度影響比較大，從試驗起始至60 min內(nèi)，滑枕熱伸長量受溫度變化較大，近似線性變化。主軸旋轉(zhuǎn)60 min以后曲線走勢變緩呈拋物線變化，在主軸旋轉(zhuǎn)240 min以后，滑枕熱伸長趨于穩(wěn)定，最大熱伸長量為0.32 mm;1倍標(biāo)準(zhǔn)桿補償時，從起始至45 min內(nèi)，近似線性變化，以后變化變緩，在135 min以后變化平緩，在200 min以后有下降趨勢，最大熱伸長量為0.165 mm;2倍標(biāo)準(zhǔn)桿補償時，從起始至90 min內(nèi)，變化呈拋物線狀變化，90 min以后總體變化平緩并穩(wěn)步下降，滑枕最大熱誤差0.06 mm。

通過調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)桿補償系數(shù)，滑枕熱誤差從0.32 mm減至0.06 mm，滑枕熱誤差改善明顯，從而實現(xiàn)了對滑枕熱誤差的控制。

5 結(jié)語

由于滑枕熱伸長補償系統(tǒng)精度比較高，在傳感器安裝以及電纜和信號線布置等過程中要進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽，以免受外部電源對補償系統(tǒng)的干擾，保證滑枕熱伸長量測量和補償?shù)臏?zhǔn)確性。

［1］汪木蘭.數(shù)控原理與系統(tǒng)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2004.