五轴数控机床回转中心的几何误差检测与补偿.pdf

5结语 本文给出了一种长滚珠丝杠辅助支撑的装置及设计 时需要注意的问题 设计时可根据具体设计条件 滚珠丝 杠行程 旋转形式或结构尺寸限制等 进行合理设计 本 装置结构简单 易于装配 动作灵活 成本低 无需电气 液压 气动等配合 可以克服长滚珠丝杠由于自重 温度 变化等引起的挠曲变形 提高滚珠丝杠丝杠的传动精度 延长其使用寿命 广泛应用推广 将极大地推动长滚珠丝 杠在数控机床领域的应用 参考文献 1 张亮亮 丝杠预拉伸的实现 J 航空精密制造技术 2009 2 58 59 2 周志红 文怀兴 杨东生 滚珠丝杠安装方式的研究 J 制造技 术与机床 2007 8 140 141 3 黄小林 长滚珠丝杠辅助支撑装置在机床中的设计与应用 J 金属加工 冷加工 2011 8 41 42 编辑 立明 作者简介 李国志 1981 男 助理工程师 主要从事金属切削机床 设计工作 收稿日期 2011 05 31 S 12 3 S1H0 压缩弹簧处于自由状态 4P S1H1 压缩弹簧处于安装状态 图 3螺纹长度加长后安装弹簧 1 螺母2 法兰盘3 弹簧 五轴数控机床回转中心的几何误差检测与补偿 张亮 1 谭谆1 薛乃凤2 1 沈阳机床股份有限公司 设计研究院 沈阳 110142 2 中捷机床有限公司 沈阳 110142 1引言 五轴数控机床是装备制造业最重要的一种加工设 备 可用于加工各种复杂曲面 随着对工件加工质量要求 的不断提高 如何提高五轴数控机床加工精度问题成为 热点 1 机床自身的制造和装配误差 影响着机床的几何精 度 同时 对于五轴数控机床而言 误差造成回转轴心不 重合 降低了五轴联动精度 不能够得到理想的零件加工 精度 几何误差补偿的方法是在不改变数控机床结构和 控制系统的机床上 通过对机床运动误差源分析 建立数 学模型和计算 将机床的空间定位误差实时地反馈到控 制系统 实现误差的修正 从而提高五轴数控机床的加工 精度 2 转摆台式五轴数控机床 直线轴联动回转中心与两 旋转轴轴心位置的不重合几何误差 制约着五轴数控机 床加工精度 为解决此问题 本文提出以下方案 围绕回 转中心 建立五轴数控机床联动轨迹模型 设计几何误差 检测方案 分析列表实际检测误差数据 通过对机床机械 系统运动误差的计算 将空间定位误差实时地反馈到控 制系统 实现误差修正 通过对沈阳机床某转摆台式五轴 摘要 通过对转摆台式五轴数控机床回转中心几何误差的研究 提出了转摆台式五轴数控机床回转中心不重合几何 误差的检测与补偿方法 将此方法应用于沈阳机床某转摆台式五轴数控机床 结合 HEIDENHAIN ITNC530 系统进行 误差补偿 取得了良好效果 关键词 五轴数控机床 几何误差 误差检测 误差补偿 中图分类号 TG659文献标识码 A文章编号 1002 2333 2011 08 0112 02 Error Test and Compensation of 5 Axis CNC Machine Tools ZHANG Liang1 TAN Zhun1 XUE Nai feng2 1 SMTCL Shenyang 110142 China 2 China Czech Machine Tools Cop Ltd 110142 China Abstract By researching the axis geometry error of the rotating swinging working table in 5 axis machine center this article presents measuring and compensation methods of the geometry error Applying these methods to compensate HEIDENHAIN ITNC530 NC system structure data at the 5 Axis CNC Machine Tools with rotating swinging working table great improvement is achieved Key words 5 Axis CNC machine tools ceometric error error test error compensation 解决方案 SOLUTION工艺 工装 模具 诊断 检测 维修 改造 机械工程师2011 年第 8 期112 参数 a b c d e 系统补偿代码 TransY SPA Y TransX SPC X TransZ SPAZ TransY ACY TransZ ACZ 说明 直线轴回转中心 O2与 C 轴回转中心 O 在 Y 方向上误差 直线轴回转中心 O2与 C 轴回转中心 O 在 X 方向上误差 直线轴回转中心 O2与 A 轴回转中心在 Z 方向上误差 C 轴回转中心 O 与 A 轴回转中心在 Y 方向上误差 工作台台面与 A 轴回转中心在 Z 方向上误差 表 2HEIDENHAIN ITNC530 数控系统结构参数表 表 3误差补偿前后检测数据对比表 误差检测数据 千分表读数变化C 轴旋转角度 0 90 180 360 X 方向 0 0 0 016 0 001 Y 方向 0 0 023 0 015 0 补偿参数计算 a b 0 02 0 01 补偿后误差检测数据 千分表读数变化 X 方向 0 0 0 003 0 Y 方向 0 0 005 0 003 0 C 轴旋转角度 0 90 180 360 图 3误差分析示意图 数控机床进行实例研究 验证此方法有效 2转摆台式五轴数控机床结构建模 如图 1 所示为转摆台 式五轴数控机床结构示 意图 直线轴 X Y Z 联动 回转中心矢量位置由加 工中心数控系统按照加 工中心结构参数进行插 补计算得到 当 A 轴回转 中心 C 轴回转中心 直线 轴 X Y Z 联动回转中心不重合几何误差偏大时 五轴数 控机床加工精度就会降低 因此 做到三中心重合或偏差 最小 成为了提高五轴机床联动精度的必要手段 3几何误差检测方法设计 1 检测球头检棒长度补偿值 半径补偿值 2 测量 A 轴回转中心与 C 轴回转中心在 Y 方向上 的误差 3 测量工作台台面与A 轴回转中心在 Z方向上误差 4 确定将要检测的旋转轴 A 轴或 C 轴 将千分表 摆放在插补圆内 并将表针压在球头检棒高点位置 5 X Y C 轴做大圆联动 观测并记录 X Y 两个方 向随着 C 轴角度变化时 千分表读数变化 6 计算出直线轴联动回转中心与 C 轴轴心在 X Y 平面上的误差 7 Y Z A 轴做大圆联动 观测并记录 Y Z 两个方 向随着 A 轴角度变化时 千分表读数变化 8 计算出直线轴联动回转中心与 A 轴轴心在 Y Z 平面上的误差 4测量原理 以只考虑直线轴联动回转中心与 C 轴回转中心在 X Y 方向上误差为例 如图 2 所示 数控机床 X Y C 轴 在 X Y 平面内 做大圆联动 通过千分表的变化来进行误 差分析 如图 3 所示 X Y 插补轨迹与理想轨迹之间的误 差是由于直线轴联动回转中心 O2与 C 轴回转中心 O 在 X Y 方向上误差 a b 造成 因此通过对千 分表变化值的分析 计算出 a b 值 进入 数控系统进行误差 补偿 以减小 X Y 插补轨迹与理想轨 迹之间的误差 5误差补偿参数算 法描述 以只考虑直线轴 联动回转中心 O2与 C 轴回转中心 O 在 X Y 方向上误差为例 设 C 轴回转轴轴心 O 在 X Y 平 面 内 坐 标 为 0 0 直线轴联动回 转中心 O2坐标为 b a 千分表读数变化值为 k 数控机 床 X Y C 轴在 X Y 平面内 做大圆联动 旋转角度为 b k sin 1 a k cos 2 6HEIDENHAIN ITNC530 数控系统结构参数修正 经过误差检测与计算 得出修正参数 a b c d 补偿 到数控系统中 7实例应用 基于以上分析 将该方法应用于沈阳机床某转摆台 式五轴数控机床进行误差补偿 该机床加工精度得到了 大幅度提高 以只考虑直线轴联动回转中心 O2与 C 轴回转中心 O 在 X Y 方向上误差为例 如表 3 所示 通过此方法对该 机床进行误差补偿后 提高了机床联动精度 8结语 转摆台式五轴数控机床中心不重合几何误差 需要 建立误差综合模型 进行多次检测与补偿 才可达到理想 的几何精度 以提高机床加工精度 参考文献 1 刘春时 孙伟 李小彭 等 面向五轴数控机床的空间误差建模 流程研究 J 机床与液压 2009 8 4 7 2 张为民 杨玮玮 褚宁 等 五轴头回转中心的几何误差检测与 补偿 J 制造技术与机床 2009 2 13 15 编辑 昊天 作者简介 张亮 1983 男 硕士研究生 主要从事机床工艺设计及 工艺装备设计 收稿日期 2011 04 09 表 1转摆台式五轴数控机床结构参数表 参数 a b c d e 参数说明 直线轴联动回转中心与 C 轴回转中心在 Y 方向上误差 直线轴联动回转中心与 C 轴回转中心在 X 方向上误差 直线轴联动回转中心与 A 轴回转中心在 Z 方向上误差 C 轴回转中心与 A 轴回转中心在 Y 方向上误差 工作台台面与 A 轴回转中心在 Z 方向上误差 图 2误差检测方法示意图 113 机械工程师2011 年第 8 期 解决方案 SOLUTION 工艺 工装 模具 诊断 检测 维修 改造 旋转密封组件装配方案研究 谭谆 张亮 李洪涛 沈阳机床股份有限公司 设计研究院 沈阳 110142 1引言 随着国内设计制造水平的提高 以前在进口设备应用 较多的格来圈 斯特封这样的组合密封在国内设计制造的 产品中应用越来越多 为了在保证密封性能的前提下提高 效率 我们对旋转密封组件的装配方案进行了研究 2安装前的准备工作 为了尽可能地降低格来圈在安装过程被破坏和安装 后密封失效的几率 做好安装前的准备工作是非常有必 要的 1 仔细检查所有零件尺寸 尤其是活塞杆外圆 端 部倒角的尺寸和表面光洁度情况 2 清除毛刺 锐边倒圆 若活塞杆外圆上有孔 必须 将孔口倒圆并在孔口处覆盖一层保护膜 要求保护膜薄 表面光滑且不易断裂 3 清除加工残渣 如 铁屑 污垢以及其他杂质 然 后清洗所有与装配有关的部件 4 润滑所需安装的所有组件 最好用所需密封的油 液 若使用其他润滑剂则必须注意其与密封件之间的化 学相容性 使用油脂润滑时只能选用没有固体添加剂的 类型 5 检查要安装的密封件是否已经损伤 轻微的损伤 都会影响密封性能 3格来圈安装 活塞杆密封格来圈的安装 应该不会太困难 首先我们把 O 形圈放到沟槽中 这里注意 O 形圈一定不允许扭转 然后我们 把格来圈压缩成如图 1 所示的 形状 密封件不可以有折弯 再 把压缩状态的格来圈放入沟槽 并且按照箭头方向推格来圈 如 图 2 最后我们要用复原工具来 复原密封圈 可以根据具体情况 安排复原的时间 复原工具最好 用聚合物材料 例如尼龙 来做 这样可以避免损坏密封件 无论 采用何种材料 复原工具都必须保证表面光滑和导入倒 角抛光 4工装设计 当使用的密封件较多时 安装活塞杆所需克服的摩 擦阻力比较大 这里我们运用螺纹传动能以较小的转矩 得到很大推力的特点 设计了以螺纹传动机构作为传力 执行件的工装 运用该工装可以轻松地将复原工具和活 塞杆推入到配油环中 图 3 a b 分别为推入复原工具 和安装零件时的示意图 1 螺旋传动及螺旋副的螺纹选择 根据螺纹副摩擦性质不同 螺纹传动可分为滑动螺 摘要 文中介绍了利用专用工艺装备完成嵌有多个格来圈零件装配的工艺方案 在沈阳机床集团某功能部件装配过 程中验证了此方案的可行性 关键词 装配方案 工艺装备设计 旋转密封 中图分类号 TH136文献标识码 A文章编号 1002 2333 2011 08 0114 02 Study on Assembling Rotary Seal Components TAN Zhun ZHANG Liang LI Hong tao Shenyang Machine Tool Co Ltd Design and Reearch Institute Shenyang 110142 China Abstract The paper introduces a plan for assembling the work piece which a crew of Glyd rings has been implanted on by using special designed equ