鏜銑加工中心平旋盤定位誤差精度診斷與維修

楊懷忠，付孟強，高 偉，劉 愚

（中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司，陜西漢中 723200）

鏜銑加工中心平旋盤定位誤差精度診斷與維修

楊懷忠，付孟強，高 偉，劉 愚

（中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司，陜西漢中 723200）

研究進口臥式鏜銑加工中心平旋盤定位誤差精度的診斷與維修問題，提出平旋盤定位誤差精度的診斷與維修方法，以解決加工零件時傳統方法在多次定位時遇到的加工精度以及效率低的問題。

臥式鏜銑加工中心；平旋盤；定位誤差

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.53

0 引言

數控鏜銑加工機床一般可以分為立式龍門和臥式鏜銑削2種：前者主要用于回轉直徑較大的盤類零件車削加工，后者主要用于軸向尺寸較長或小型盤類零件的車削加工，兩者都有雙主軸。臥式數控車床按功能可進一步分為經濟型數控車床、普通數控車床和車削加工中心。

1 進口臥式鏜銑加工中心簡介

本文所述臥式銑鏜加工中心產于日本，通過四工位旋轉及水平方向運動的工作臺、立式銑刀主軸及臥式鏜刀主軸的復合，可以一次性完成零件5個面的銑削、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，廣泛應用于車輛制造、內燃機設計、家電產品等行業。機床有2種加工規格可以轉換，因此可以分角度加工、加工其他機床不能加工的大尺寸零件。該加工中心主要有5個特點。①機床床身為T形鑄造，有正掛式主軸箱，床體內部還設有三角加強筋和座椅式基座，使機床更穩定。加強筋使導軌剛性更大，使機床在Y軸上工作的同時還能保持高精度以及吸振能力。②機床有雙導向系統且立柱精度較高，主軸箱與導軌有7個面接觸，可使機床穩定地完成垂切，有效提高加工精度。③加工中心滑動面采用美國的Turcite BHP耐磨軟帶，接觸剛性高、耐磨性好。④銑鏜加工中心的潤滑系統強大，主軸軸承的潤滑效果很好，可有效提高軸承使用壽命，主軸精度可以長時間維持在較高水平。⑤加工中心的滾珠絲杠采用直徑較大的雙螺母滾珠，在兩端都進行了緊固，因此可以將熱伸長造成的精度損失降至最低。

2 平旋盤定位誤差精度診斷和維修

平旋盤也叫U軸刀具（圖1）。U軸一般是指平行于機床X軸的軸，U軸刀具可在U軸方向實時數控變徑，使得該加工中心也能完成過去只能由車床完成的加工。

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

2.1 導軌貼塑降低誤差

在機床制造及維修中，多通過在機床導軌上貼塑來提高機床的耐磨性，防止機床發生爬行，如在機床尾座等處或在機床維修過程中補償滑動性的導軌面。貼塑質量低下將影響整個導軌的工作，在導軌貼塑過程中應注意4個問題。

圖1 平旋盤傳動原理

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

（2）溫度對貼塑質量的影響。當環境溫度＜25℃時，導軌膠濃度變大，貼塑時不能很恰當地滲透到貼塑表面紋理，同時由于低溫引起的導軌膠固化也會影響粘貼效果。

（3）貼塑完成后必須施壓并控制溫度，讓導軌進行自然固化，固化時間≥24 h。施壓方式應與導軌自身條件相適應，按壓量應該符合導軌本身要求。

（4）膠體應該均勻涂抹導軌的各面。涂抹膠體時應均勻，如果某處膠體過多，則應擠出多余部分，否則整塊貼塑料將粘貼不牢固，只能重新粘貼。在導軌膠粘貼的過程中，導軌膠應該同時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 滾珠絲杠優化

假設存在著實體可以作為模型，將工作臺上不同位置作為傳遞函數，就可以得到不同傳遞函數下的共振頻率。如果工作臺與電機端越接近，那么整個滾珠絲杠系統和共振頻率就越高，而共振頻率與工作臺和電機的距離的增加就越小。因此可以看出，工作臺離電機越遠，共振頻率越小。所以，想得到系統的頻率上限，就要盡可能增大工作臺與電機的距離。

2.2.1 聯軸器扭轉剛度與共振頻率

選定聯軸器扭轉剛度Kc取值時，保持其他參數與選定模型相同，通過計算得到傳遞函數。結果顯示，聯軸器Kc較小時，適當增大其值可以增加系統的共振頻率；但是當Kc大到一定值時，再增加Kc值共振頻率也不會增加。

2.2.2 軸承剛度與共振頻率

靠近點擊，通過軸承固定螺桿就可以限制螺桿與電機之間的自由度。在電機較遠處，螺桿可以輕松移動，所以可以只考慮共振頻率受到電機軸承剛度的影響。因為對于一個系統來說，其共振頻率與電機軸承剛度的關系不一定正相關。也就是說，提高電機軸承剛度，系統的共振頻率也不一定會增大。通過設定范圍，可以用增大軸承剛度的方法增加系統共振頻率，超過這個范圍就應換用其他方法。總之，在設計時，對軸承剛度不應該設定過高，否則不僅會浪費剛度，甚至影響機床工作效果。

2.3 激光干涉儀的檢測與診斷

數控機床的誤差檢測與補償工作，主要取決于數控加工中心、誤差接口、補償接口以及打印機等。本文系統的研究對象為RIFA80數控加工中心，測量工具為雷尼紹ML10激光干涉儀，系統的核心是計算機。在設計中，通過采集樣本點（即采集線性軸上的樣點），將采集結果錄入計算機，計算機通過本身的計算定位誤差系統對各精度指標進行計算，一旦誤差超過給定范圍，就應該采取軟補償的方法進行修正，并且要不斷循環來增加測量精度。

3 結論

需要進行高精度加工的產品，很多都是軍用裝備以及一些復雜零件。目前我國在高精度數控機床方面的研究尚少，許多數控設備存在加工效率低、產品精度低的問題。通過對數控機床的分析，找到一些提高臥式鏜銑加工中心加工精度的方法：對臥式鏜銑加工來說，主要誤差在于平旋盤定位的誤差；對平旋盤精度的診斷與維修，可以通過導軌貼塑、優化滾珠杠等方法來提高加工精度；對于機床的整體維修和檢測來說，可以通過測量聯軸器扭轉剛度和軸承剛度或者安裝激光干涉儀來進行相應操作。

TG536

B

〔編輯 吳建卿〕