立式加工中心誤差分析研究

王彪 柏鵬春

摘 要： 在機(jī)床加工設(shè)備的時候，零件的精度一方面是通過加工工藝保證的，另一方面是通過設(shè)備的精度保證的，立式加工中心是主要的加工設(shè)備，加工的零件結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，需要的精度也高，本文研究分析立式加工中心以及機(jī)床誤差的檢測方法，同時分析機(jī)床誤差測試、分析滾珠絲杠副，通過一些關(guān)鍵系統(tǒng)的分析，將機(jī)床的加工誤差降到最低，保證零件的加工精度。

關(guān)鍵詞： 加工中心；機(jī)床誤差的檢測；機(jī)床誤差測試分析滾珠絲杠副

1.加工中心

立式加工中心通過結(jié)構(gòu)可以分為制冷系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、切屑系統(tǒng)、機(jī)床部件系統(tǒng)，具體介紹如下：

（1）冷卻系統(tǒng)，機(jī)床在對零件進(jìn)行加工的時候，會產(chǎn)生熱量，有的是主軸加工的時候，零件與設(shè)備之間產(chǎn)生的熱量，有的是機(jī)床本身運(yùn)行產(chǎn)生的溫升，所以需要制冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫；

（2）氣動系統(tǒng)，在數(shù)控機(jī)床中，點(diǎn)、液壓式必不可少的，但是氣動系統(tǒng)也是非常重要的，主軸上有密封吹氣，同時有些電磁閥也是氣動的；

（3）排屑系統(tǒng)，機(jī)床在對零件進(jìn)行加工的時候，會產(chǎn)生一些金屬屑，這些是加工過程中產(chǎn)生的廢料，在機(jī)床中會影響加工，所以需要排屑系統(tǒng)講其排出；

（4）潤滑系統(tǒng)，通過供油泵將潤滑油提供給立式加工中心的立柱、床身、滑座、工作臺等，為機(jī)床減少摩擦力；

（5）機(jī)床部分，該部分包含很大，有機(jī)床本體、傳動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等；通過這些構(gòu)建一個加工設(shè)備。

2.機(jī)床誤差的檢測

對立式加工中心的誤差檢測是保證加工精度的前提，誤差檢測利用的是方向間隙誤差方法進(jìn)行的，該方法的原理是機(jī)床本身的部件和零件非常多，機(jī)床在傳動的時候，系統(tǒng)在運(yùn)動的時候是不可避免的產(chǎn)生裝配游隙，從而產(chǎn)生誤差，這個誤差也就是在實際工作的時候，機(jī)床的行程與設(shè)計時候的行程之間有差異造成的，在加工中，不斷的積累，最終會影響機(jī)床的刀具，從而影響加工精度。

立式加工中心設(shè)備在設(shè)計的時候和后期的運(yùn)行都會出現(xiàn)誤差，那就需要有相應(yīng)的檢測方法，定位精度的檢測，是通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，運(yùn)動部件在各個坐標(biāo)軸上能夠精確定位到目標(biāo)點(diǎn)的能力或精度叫做定位精度，定位精度檢測是依賴于激光干涉法和球列法對機(jī)床進(jìn)行檢測。

上圖中，序號1代表的是激光，發(fā)射出兩束激光，分別為f1和f2，通過2的1/4波片和3、4的分光片，5、7、8為反光鏡，6是機(jī)床滑鞍，最終成型進(jìn)入計算機(jī)，通過對頻率的不同和變化，分析運(yùn)行誤差。

3.機(jī)床誤差測試分析

通過以上的分析，利用激光干涉儀、磁粉制動器、加工試件對立式加工中心進(jìn)行誤差測量分析，實驗的方法從以下幾個方面進(jìn)行：

（1）機(jī)床預(yù)干涉檢測，機(jī)床在工作或者加工的時候，是不可以出現(xiàn)干涉現(xiàn)象的，這樣會影響機(jī)床的使用，通過手動和自動空運(yùn)行，檢測機(jī)床各部件的運(yùn)動參數(shù)，統(tǒng)計在實驗數(shù)據(jù)內(nèi)；

（2）精度檢測，對機(jī)床X、Y、Z軸的定位精度進(jìn)行檢測，同時還要檢測重復(fù)定位精度、幾何精度；

（3）X軸實驗，對主軸進(jìn)行實驗，外施加0.75倍的軸向抗力，一直施加，時間持續(xù)48h，記錄期間的故障數(shù)據(jù)；

（4）Y、Z軸與X軸一樣，也施加0.75倍外力，并驗證試驗后的精度；

（5）將機(jī)床開啟，在處于加工運(yùn)行狀態(tài)中，對主軸進(jìn)行加載實驗，時間不低于48h，接受后進(jìn)行精度驗證；

（6）空運(yùn)轉(zhuǎn)實驗，在規(guī)定的換刀時間內(nèi)對規(guī)定的重刀、長刀和最大直徑刀進(jìn)行換刀實驗。

通過以上這些實驗步驟，記錄數(shù)據(jù)，圖3.1為結(jié)果曲線。

結(jié)論

立式加工中心機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)就是在于加工精度高、加工時候運(yùn)行平穩(wěn)、加工范圍廣，在機(jī)床的設(shè)計時候，需要對整個設(shè)備進(jìn)行誤差分析，本文主要是通過反向間隙誤差的測量方法，對立式加工中心的加工軸、絲杠等一些關(guān)鍵性位置進(jìn)行檢測，總結(jié)出加工誤差的處理方法和加工時候誤差的補(bǔ)償方式，同時根據(jù)加工中心加工時候參數(shù)對加工過程進(jìn)行分析，通過這些參數(shù)的變化可以對設(shè)備的工作能力和加工方向進(jìn)行指導(dǎo)優(yōu)化，加工中心的滾珠絲杠副是整個進(jìn)給的主要零件，所以保證它的精度，也就變相保證進(jìn)行的精度，最終保證加工精度。

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