立式加工中心誤差分析研究

王彪 柏鵬春

摘 要： 在機床加工設備的時候，零件的精度一方面是通過加工工藝保證的，另一方面是通過設備的精度保證的，立式加工中心是主要的加工設備，加工的零件結構也復雜，需要的精度也高，本文研究分析立式加工中心以及機床誤差的檢測方法，同時分析機床誤差測試、分析滾珠絲杠副，通過一些關鍵系統(tǒng)的分析，將機床的加工誤差降到最低，保證零件的加工精度。

關鍵詞： 加工中心；機床誤差的檢測；機床誤差測試分析滾珠絲杠副

1.加工中心

立式加工中心通過結構可以分為制冷系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、切屑系統(tǒng)、機床部件系統(tǒng)，具體介紹如下：

（1）冷卻系統(tǒng)，機床在對零件進行加工的時候，會產(chǎn)生熱量，有的是主軸加工的時候，零件與設備之間產(chǎn)生的熱量，有的是機床本身運行產(chǎn)生的溫升，所以需要制冷系統(tǒng)進行降溫；

（2）氣動系統(tǒng)，在數(shù)控機床中，點、液壓式必不可少的，但是氣動系統(tǒng)也是非常重要的，主軸上有密封吹氣，同時有些電磁閥也是氣動的；

（3）排屑系統(tǒng)，機床在對零件進行加工的時候，會產(chǎn)生一些金屬屑，這些是加工過程中產(chǎn)生的廢料，在機床中會影響加工，所以需要排屑系統(tǒng)講其排出；

（4）潤滑系統(tǒng)，通過供油泵將潤滑油提供給立式加工中心的立柱、床身、滑座、工作臺等，為機床減少摩擦力；

（5）機床部分，該部分包含很大，有機床本體、傳動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)等；通過這些構建一個加工設備。

2.機床誤差的檢測

對立式加工中心的誤差檢測是保證加工精度的前提，誤差檢測利用的是方向間隙誤差方法進行的，該方法的原理是機床本身的部件和零件非常多，機床在傳動的時候，系統(tǒng)在運動的時候是不可避免的產(chǎn)生裝配游隙，從而產(chǎn)生誤差，這個誤差也就是在實際工作的時候，機床的行程與設計時候的行程之間有差異造成的，在加工中，不斷的積累，最終會影響機床的刀具，從而影響加工精度。

立式加工中心設備在設計的時候和后期的運行都會出現(xiàn)誤差，那就需要有相應的檢測方法，定位精度的檢測，是通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，運動部件在各個坐標軸上能夠精確定位到目標點的能力或精度叫做定位精度，定位精度檢測是依賴于激光干涉法和球列法對機床進行檢測。

上圖中，序號1代表的是激光，發(fā)射出兩束激光，分別為f1和f2，通過2的1/4波片和3、4的分光片，5、7、8為反光鏡，6是機床滑鞍，最終成型進入計算機，通過對頻率的不同和變化，分析運行誤差。

3.機床誤差測試分析

通過以上的分析，利用激光干涉儀、磁粉制動器、加工試件對立式加工中心進行誤差測量分析，實驗的方法從以下幾個方面進行：

（1）機床預干涉檢測，機床在工作或者加工的時候，是不可以出現(xiàn)干涉現(xiàn)象的，這樣會影響機床的使用，通過手動和自動空運行，檢測機床各部件的運動參數(shù)，統(tǒng)計在實驗數(shù)據(jù)內；

（2）精度檢測，對機床X、Y、Z軸的定位精度進行檢測，同時還要檢測重復定位精度、幾何精度；

（3）X軸實驗，對主軸進行實驗，外施加0.75倍的軸向抗力，一直施加，時間持續(xù)48h，記錄期間的故障數(shù)據(jù)；

（4）Y、Z軸與X軸一樣，也施加0.75倍外力，并驗證試驗后的精度；

（5）將機床開啟，在處于加工運行狀態(tài)中，對主軸進行加載實驗，時間不低于48h，接受后進行精度驗證；

（6）空運轉實驗，在規(guī)定的換刀時間內對規(guī)定的重刀、長刀和最大直徑刀進行換刀實驗。

通過以上這些實驗步驟，記錄數(shù)據(jù)，圖3.1為結果曲線。

結論

立式加工中心機床的優(yōu)點就是在于加工精度高、加工時候運行平穩(wěn)、加工范圍廣，在機床的設計時候，需要對整個設備進行誤差分析，本文主要是通過反向間隙誤差的測量方法，對立式加工中心的加工軸、絲杠等一些關鍵性位置進行檢測，總結出加工誤差的處理方法和加工時候誤差的補償方式，同時根據(jù)加工中心加工時候參數(shù)對加工過程進行分析，通過這些參數(shù)的變化可以對設備的工作能力和加工方向進行指導優(yōu)化，加工中心的滾珠絲杠副是整個進給的主要零件，所以保證它的精度，也就變相保證進行的精度，最終保證加工精度。

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