重型数控落地铣镗床方滑枕的挠度补偿

刘鹏博

摘 要：伴随着科学技术的快速进步，我国机械、能源等领域有了长足发展，进而数控装备的加工能力与精度要求也在不断提升。数控落地铣镗床方滑枕的挠度补偿问题始终是影响重型数控落地铣镗床精度、稳定性与生产效率的关键因素，通过电气反馈装置和控制液压等手段能够改进这一问题，本文主要对重型数控落地铣镗床方滑枕的挠度补偿进行研究，以达到提高重型数控落地铣镗床滑枕精度、稳定性与生产效率的目的。

关键词：重型机床、数控机床、落地铣镗床；挠度补偿；机械

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.029

重型数控落地铣镗床方滑枕质量较大，在设备整机中具有非常重要的作用。铣镗轴伸出方滑枕，方滑枕伸出主轴箱，由于伸出距离较大，方滑枕的自变形值会随着伸出的长度而改变，伸出的长度越长，受到电液比例阀控制的油压就会越大，立柱移动母线保持在一定范围内时，加工精度就会得到保证。采用PMAC系统对挠度进行补偿，并按照设定值对修正量进行补偿，进而提高加工精度。

1 主轴箱平衡系统

因为方滑枕整体结构的质量较大，在伸出时要受到自身重力的影响，在生产加工当中会向下产生弯曲的扰度变形，导致加工精度产生误差，在方滑枕伸出长度达到2000mm后，会产生0.05mm变形。方滑枕与铣镗轴的垂直度就是重型数控落地铣镗床基本的精度要求，其影响着机床整机的加工精度、稳定性与生产效率。因此方滑枕与铣镗轴应具有跟随性和定位精度，且在运动过程中应有精准水平定位，进而提高机床的几何精度。如下图所示，应提高铣镗轴的垂直精度，进而提高产品精度。

2 液压控制系统的改进和电器控制设计

2.1 方滑枕变形分析

在重型数控落地铣镗床中，方滑枕能够起到将铣镗轴和主轴箱连接起来的作用。下图是重型数控落地铣镗床主轴箱结构表达爆炸视图。在自身重力的作用下，方滑枕会在伸出后产生变形，利用CAD能够建立滑枕模型，并将其导入在相关软件中进行分析，通过处理器就能够对方滑枕的变形程度进行观察。

2.2 挠度变形试验

在方滑枕的前端固定千分表，对方滑枕的变形量进行测量，包括方滑枕的主轴箱低头、变形、方滑枕低头；在测量平台上固定千分表，在主轴箱前放置测量杆，方滑枕根部下端与测量头相接触，在方滑枕的行程位置上就会测得因主轴箱低头、立柱变形等因素引起的变形量。

2.3 滑枕补偿试验

根据补偿力与方滑枕行程关系曲线，对挠度变形进行试验。通过变形测量的测量方法，对挠曲变形量进行测量，在理论上，挠曲的变形量是零，但因拉杆存在精度问题与客观环境等因素，因此挠曲的变形满足重型数控落地铣镗床精度要求即可。

3 挠度补偿

3.1 挠度补偿原理

在生产加工过程中，挠度变形会使主轴的挠度发生变化，因此基准轴产生的挠度应得到补偿，在操作时，会修正补偿轴的位置，因此轴间补偿是挠度补偿的主要方式，其补偿原理是制作一个与误差方向相反、大小相等的誤差，对轴上原有的误差进行修补。

3.2 补偿表中参数的设定

上文提到，挠度补偿实际上是一种轴间补偿，其能够借助补偿功能进行实现，PMAC这种功能能够实现位置补偿，其利用对另一个补偿表的建立，实现补偿。电动机中，只有一个属于自身的补偿表，但其在工作中能够成为目标或者补偿轴，因此，在建立新的补偿表之前应将之前建立的补偿表进行删除。

（1）确定补偿点数。若电动机的无数个点需要得到补偿，那么，在建立补偿表时，应建立+1，并将0作为最后补偿点的修正值。

（2）确定补偿长度。补偿的长度应在电动机表的范围内，将脉冲数代替补偿长度，其数值应为整数。

（3）设定补偿值。补偿值在转换后应为整数，将其视作补偿表入口值。补偿轴在补偿值是负数的情况下，应向着正方进行移动；若补偿值在正数的情况下，补偿轴应向反方移动。主轴在重型数控落地铣镗床中的挠度会产生向下的误差，因此，应向上移动补偿轴。

3.3 拉杆补偿

（1）因方滑枕自重会使挠度变形，为了便于分析，将方滑枕结构作用在方滑枕的重力载荷上，铣镗轴对方滑枕的力是在轴承的基础上实现的。在拉杆补偿后会产生偏心压缩的效果，想要使滑枕的挠度为零，就要使滑枕自重挠度的大小和拉杆挠度大小相等。

（2）数值仿真。通过软件对化身施加补偿，并分析补偿后的变形

量，根据变形量的精度要求对初算值进行调整，在进行分析，直到补偿精度满足要求为止。

4 总结

在科学技术快速发展的今天，工业制造水平得到了稳定快速的提升。文章主要阐述了数控落地铣镗床方滑枕的挠度补偿，利用PMAC这一数控系统对挠度的误差进行补偿，首先应建立补偿表并激活补偿表，在建立过程中，电动机的位置一旦发生改变，补偿表就会受到自动的调动，在建立补偿表后，可对挠度进行时事补偿，为用户体使用提供了便利的条件。本文讲到的方法能够减少生产成本并提高产品精度和生产效率，且出现问题后方便检修，使重型数控落地铣镗床在生产加工中因自身重力原因而产生的误差减小。

参考文献：

[1]丁元元.探析数控落地铣镗床滑枕挠度补偿控制形式的改进及调试[J].中国科技投资，2017（02）.

[2]郑曙光，高山，周全.落地镗铣床使用电子水平仪实现滑枕挠度自动补偿的研究[J].制造技术与机床，2017（08）.