一種滑枕熱伸長補(bǔ)償方法在數(shù)控落地銑鏜床中的試驗(yàn)分析

崔鳳有 陳雪芳 李德剛

(齊齊哈爾二機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)院，黑龍江齊齊哈爾 161005)

機(jī)床工作至溫度穩(wěn)定期間，滑枕受熱伸長量較大，當(dāng)機(jī)床工作溫度穩(wěn)定后，滑枕受熱伸長量基本穩(wěn)定?；頍嵘扉L量需要有一個(gè)相對的比較，即標(biāo)準(zhǔn)量度，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)量度對滑枕熱身長誤差進(jìn)行補(bǔ)償。殷鋼材料的熱膨脹率很低，約為滑枕材料HT300的1/20，用該材質(zhì)做測量滑枕熱伸長的標(biāo)準(zhǔn)測量桿件，簡稱標(biāo)準(zhǔn)桿。本文主要通過試驗(yàn)對滑枕熱伸長補(bǔ)償量進(jìn)行分析。

1 工作原理及安裝

標(biāo)準(zhǔn)桿左端固定于滑枕立面預(yù)留的長槽內(nèi)，其余沿滑枕長度方向自由懸伸，并用支撐物支撐殷鋼管保證其水平，因此標(biāo)準(zhǔn)桿會(huì)隨著滑枕前端熱伸長而移動(dòng)，在標(biāo)準(zhǔn)桿與傳感器相連處會(huì)產(chǎn)生相對位移，由于標(biāo)準(zhǔn)桿相對滑枕熱伸長量很小，該位移量可認(rèn)為是該段滑枕熱伸長量。傳感器觸頭頂?shù)揭箐摴苡叶?，并保證傳感器與殷鋼管保持水平，標(biāo)準(zhǔn)桿及位移傳感器安裝位置如圖1所示。

2 滑枕熱伸長補(bǔ)償系統(tǒng)介紹

目前，利用西門子數(shù)控系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償模塊對滑枕熱伸長誤差進(jìn)行補(bǔ)償。傳感器將檢測到的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸入到西門子數(shù)控系統(tǒng)的模擬量輸入模塊，采用Step7軟件進(jìn)行編程，完成電壓值到位移值的轉(zhuǎn)變。控制程序在主機(jī)程序中已編好，原始數(shù)據(jù)是在傳感器與殷鋼管之間通過塞塞尺測出相對應(yīng)的電壓信號(hào)，繼而得到一個(gè)關(guān)于位移和電壓信號(hào)之間的線性函數(shù)關(guān)系式，通過此關(guān)系式乘以補(bǔ)償系數(shù)對滑枕熱伸長進(jìn)行補(bǔ)償。

3 滑枕熱誤差補(bǔ)償試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

機(jī)床滑枕熱伸長造成熱誤差時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)桿熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)將誤差值反饋給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，從而控制滑枕向熱伸長的反方向運(yùn)動(dòng)。表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)是通過對補(bǔ)償系數(shù)取0、1、2時(shí)滑枕熱誤差值。

實(shí)驗(yàn)條件:主軸轉(zhuǎn)速1 000 r/min，滑枕伸出200 mm，鏜軸無伸出。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5 h，每15 min記錄一次數(shù)據(jù)，如表1所示。

試驗(yàn)設(shè)備:TK6920型數(shù)控落地銑鏜床、百分表(1個(gè))、紅外測溫計(jì)(1個(gè))。本試驗(yàn)是在TK6920型數(shù)控落地銑鏜床上進(jìn)行的，用百分表測量滑枕端面補(bǔ)償后實(shí)際熱誤差值，紅外測溫計(jì)用于主軸錐孔溫度測量。

試驗(yàn)時(shí)，將補(bǔ)償開啟，此時(shí)的補(bǔ)償值為補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)際檢測值，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)布置如圖2。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 滑枕補(bǔ)償數(shù)值確定

從圖3中可以看出滑枕沒有標(biāo)準(zhǔn)桿補(bǔ)償時(shí)，滑枕受溫度影響比較大，從試驗(yàn)起始至60 min內(nèi)，滑枕熱伸長量受溫度變化較大，近似線性變化。主軸旋轉(zhuǎn)60 min以后曲線走勢變緩呈拋物線變化，在主軸旋轉(zhuǎn)240 min以后，滑枕熱伸長趨于穩(wěn)定，最大熱伸長量為0.32 mm;1倍標(biāo)準(zhǔn)桿補(bǔ)償時(shí)，從起始至45 min內(nèi)，近似線性變化，以后變化變緩，在135 min以后變化平緩，在200 min以后有下降趨勢，最大熱伸長量為0.165 mm;2倍標(biāo)準(zhǔn)桿補(bǔ)償時(shí)，從起始至90 min內(nèi)，變化呈拋物線狀變化，90 min以后總體變化平緩并穩(wěn)步下降，滑枕最大熱誤差0.06 mm。

通過調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)桿補(bǔ)償系數(shù)，滑枕熱誤差從0.32 mm減至0.06 mm，滑枕熱誤差改善明顯，從而實(shí)現(xiàn)了對滑枕熱誤差的控制。

5 結(jié)語

由于滑枕熱伸長補(bǔ)償系統(tǒng)精度比較高，在傳感器安裝以及電纜和信號(hào)線布置等過程中要進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽，以免受外部電源對補(bǔ)償系統(tǒng)的干擾，保證滑枕熱伸長量測量和補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性。

［1］汪木蘭.數(shù)控原理與系統(tǒng)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.