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基于SIEMENS 840D框架功能 的龍門加工中心熱誤差補(bǔ)償方法
閱讀：201 發(fā)布時間：2020-8-10伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
隨著航空技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)整體化、大型化、復(fù)雜化、精度要求高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對加工設(shè)備的加工范圍及加工精度提出了更高的要求，五軸CNC龍門加工中心較好的滿足了上述要求，日趨成為現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)件的主力加工設(shè)備，但同時五軸CNC龍門加工中心因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸較大，運(yùn)動行程長等原因，其加工精度容易受到溫度變化的影響。大量研究表明，溫度變化所產(chǎn)生的熱誤差已經(jīng)是大型龍門加工中心大的誤差源，占該類加工中心總誤差的40%?70%[1’2’71。針對CNC加工中心的熱誤差，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究工作并取得了相應(yīng)的成果，總體來看，目前對熱誤差的補(bǔ)償方法主要有三種：溫度控制法，通過控制環(huán)境溫度來減少加工中心熱誤差，措施包括增加保溫系統(tǒng)、恒溫倉等；熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)法，通過采用新材料、新工藝來減少加工中心在溫度變化時所產(chǎn)生的熱誤差；熱誤差補(bǔ)償法，通過檢測溫度與熱誤差，建立熱誤差模型通過軟件進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償。針對已投產(chǎn)的加工中心，難以重新進(jìn)行熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)，而溫度控制需要搭建恒溫倉等，成本相對較高，尤其對于大型CNC機(jī)床，因此通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臒嵴`差補(bǔ)償法成為加工中心行業(yè)的研究熱點(diǎn)[3-5]，但該方法在實(shí)施過程中，需要在原機(jī)床上布置傳感器及線纜，開發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，對加工中心的正常生產(chǎn)造成一定的影響。
本文立足于生產(chǎn)環(huán)境，在對加工中心正常加工生產(chǎn)影響小的前提下，提出了一種基于SIEMENS 840DCNC系統(tǒng)框架功能的CNC龍門加工中心工作臺熱誤差檢測及補(bǔ)償方法。
某CNC龍門加工中心為橫梁固定、工作臺移動式龍門銑床，該加工中心工作臺尺寸為1〇〇〇〇_X3000mm,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
生產(chǎn)過程中某一時間段內(nèi)通過復(fù)查工件原點(diǎn)得出的該加工中心熱誤差情況如表1所示。
由圖1加工中心結(jié)構(gòu)示意圖和表1熱誤差測量結(jié)果可見，由于工作臺長度達(dá)到10米，且工作臺在x軸行程為；! 〇米，該加工中心X軸方向熱誤差為大熱誤差，該加工中心x軸工作臺及位置檢測反饋的構(gòu)成如圖2所示。通過分析X軸位置檢測反饋及工作臺構(gòu)成，可以得出如下結(jié)論：復(fù)查工件原點(diǎn)方式所表現(xiàn)的X向熱誤差產(chǎn)生的原因?yàn)楣ぷ髋_受溫度影響熱變形及光柵尺受溫度影響所導(dǎo)致的熱伸縮量的綜合。本文主耍對由于該原因所導(dǎo)致的龍門加工中心的熱誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
為了檢測環(huán)境溫度變化時，工作臺本身的熱伸縮量，在滿足相應(yīng)檢測精度的前提下，并同時考慮實(shí)際生產(chǎn)使用中的快捷性、方便性、可靠性，本文通過在工作臺兩端安裝標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，環(huán)境溫度變化時，使用加工中心配備的測頭系統(tǒng)進(jìn)行兩標(biāo)準(zhǔn)環(huán)位置檢測，檢測值與環(huán)境溫度變化前的檢測值進(jìn)行比較，得出該加工中心x軸熱誤差值，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)位置檢測示意圖如圖3所示。