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温度场对数控车床加工精度的影响

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-02-28 16:52

温度场对数控车床加工精度的影响

1.处理实例分析

工件材料为铝合金,直径32mm的26000孔分布在直径1600mm。本厂采用高速高精度数控机床。机床精度在0.008mm以08mm,按标准进行精密复检不成问题。但在连续加工中,工件的测量误差大于0.20mm。通过对机床精度的综合技术分析和再测试,假设大型空调厂机床在冷却到全热过程中,机床的温度在前、中、后期有较大的变化梯度,机床坐标系的初始点有漂移,钢材的热线张力系数和铝材的差异较大,一米的温差大于0.01mm。为了稳定机床的工作环境温度,在机床加工区建立了第二个恒温空调空间,加工前经过数小时的预热连续加工,测量误差控制在0.08mm以内。

2.任何机床都会消耗能量和产生热量。这种热量将传递到机床的运动部件和机床部件。例如,一种常用的数控立式铣床,当机床从冷态进入热态时,主轴经过长时间的高速运动,温度可能上升10度以上,导致主轴温度上升,柱局部回热变形,主轴中心线延伸,主轴端部,综合变形,中小型立式铣床可达0毫米。可以用一种简单的方法验证这个问题:使用小直径立铣刀;使用S形刀具路径,铣削大平面(300mm300mm,400mm400mm),一般经过半小时以上的切削,刀具进入刀具的初始位置,在切削点形成明显的步差。数控机床的主要热源是伺服电机、主轴电机、高速运动部件和液压系统。

CNC机床总体温度平衡与加工环境温度场控制

对于数控车床的精度,温度场的影响是全面的,特别是在有限的空间温度梯度变化是最重要的,因此对机床整体温度的控制是一个理想的目标。因此,根据机床工作环境平衡温度场的要求,精密数控机床常采用以下措施:

1.平衡热的对称结构设计

大型和中型机床和小型机床在机床对称布局设计中被广泛接受,如对称双柱、封闭式、长门布局、箱体结构等,使日本抗安机床采用对称柱结构。

2.机床主体均匀温度场控制措施

为了控制机床的局部加热,可以采取一系列措施来平衡温度和室温之间的一致性和均匀性。共同:

(l)主轴部分是主要的热源,因此主轴的前轴承部分均装有冷却水夹套,连接到外部恒温油箱,而前轴承座(或主轴箱)的温度与室温相似。

某高速电主轴在一般温度下压缩空气中,取主轴内部热量,控制主轴部件温升。

(2)中空球螺杆用于球螺杆高速旋转加热,并使用人造恒温冷却剂。

(3)机床构件(柱、床体等)的温度场均匀,采用大量恒温流体控制局部热变形。例如,龙门机床长床身通风调节局部温度变化。在一些高精度机床中,床导轨和柱导轨后面有液体通道。在恒温液体的工作中,通过这些通道的循环来控制整机的均匀温度场。

(4)使用三维温度补偿软件纠正加工精度。机床的工作精度由冷变热,如主轴、Y轴导轨等。这些误差随主变量(温度)的变化而变化,例如,当主轴端部温度升高5℃时,主轴将从0.015提高到0.02mm。因此,温度传感器被安装在机床的关键部件上,用于测量数控系统的温升和输入,通过测试数据的补偿软件计算z轴上的补偿校正。这种补偿软件还可以补偿x、y多轴,大大提高了原机床的精度。该补偿技术已成功地应用于高精度三坐标测量机的温度场补偿,目前该三坐标测量机只能在20c1c时进行精确测量。

3.刀具和工件加工环境温度场均匀性的控制

在加工过程中,主要热源是在工件表面切削金属材料时产生的热量,这种热量占工件表面热量的很大一部分,同时也导致工件加工区的加热和局部温度导致工件热变形和内应力变形,影响加工精度。因此,淋浴冷却是现代数控机床中常用的一种方法,即在加工过程中大量流动冷却剂用于清洗工件和工具,并迅速从加工区消除切削热,形成更均匀的温度场。这样,机床必须配备高流恒温冷却系统,并配备完全封闭的冷却罩,加工铸件时应采取一些措施处理含粉芯片的冷却液。

为了使切削冷却剂真正添加到切削现场,切削加工中经常使用带内冷却剂的切削工具,这是非常有效的,特别是在深孔加工中。例如,钻深孔时,主加热区位于钻头的水平边和钻头尖端的边缘;切削液的一般供应方法甚至不深入这些部件,所以高压冷却液通过钻孔通道的中心直接进入加工区,取出芯片,取出热量,降低工件的局部温度。

在高速超硬加工中,工件表面硬度高,超硬刀具被强制切割,虽然每次深度不大,但随着刀具高速运动去除芯片和不断喷油露压缩空气,冷却加工区。

4.数控机床的加工对象是钢、有色金属等多种材料,但数控机床的定位精度取决于测量部件的精度。

数控车床采用半闭环系统,旋转编码器作为线性区间检测元件,不能测量线性运动件的热变形。

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