五轴卧式加工中心故障时旋转轴偏移的分析与排除.pdf

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1、2015年8月机床与液压Aug．2015第43卷第16期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．16．060五轴卧式加工中心故障时旋转轴偏移的分析与排除张云．罗兴华(成都飞机工业集团有限责任公司数控加工厂，四川成都610091)摘要：针对五轴卧式加工中心故障状态下旋转轴偏移的问题做了详细的分析，并根据预测结果制定了合理有效的修复措施．解决了实际工程应用难题。关键词：旋转轴；偏移；修复中图分类号：TH16文献标志码：B文章编号：1001-3

2、881(2015)16-191—3目前，国内大型航空制造企业已经大量采用卧式在0．081Tim之内，z轴的变化量在0．03mm之内。所五轴加工中心加工航空结构件⋯，五轴数控机床旋转以3个直线坐标复合变化量为0．09mm之内．可知机轴误差的检定一直是国内外学者研究的热点和难床的主轴下垂变化不是由于直线坐标引起。点]。在工程实用中，机床在出现报警的情况下坐标在机床急停的过程中，观察机床的轴、C轴的必须立即停止．否则会对加工零件造成伤害。文中通位置变化量分别为0．04。、0．11。左右，根据机床的A过实例介绍了报警中出现旋转轴偏移的工程

3、问题。轴转心距(445mm)以及测量使用的球头的长度1加工中心简介(167mm)，进行一个大概的估算，A、c轴变化量分加工中心为卧式翻板类型机床，拥有AC头进行别为：五轴联动加工。A轴采取双驱控制。其中A轴采取液Aa=(445+167)~sin0．04。=0．43mm压刹车控制。C轴采取液压夹紧模式。刹车在机床使Ac=(445+167)~sin0．11。=1．17mm能丢失的情况下自动启动。如图1所示。复合变化量：△=1．25mm2工程应用解析为了查找引起机床A、C轴变化的原因，设计并进行了专项实验，机床A轴在一90。90o范围内

4、、步距为45。进行运动。C轴在0～360。内、步距为45。进行运动。将机床运行到上述特定位置，按下机床急停按钮，观察通过数控系统反馈回来的A、AT、C轴的位置变化。2．1C轴的变化数据分析图1某加工中心示意图机床的C轴采用的是力矩电机驱动的方式．省机床在使用过程中．如果出现报警或急停导致的略了相关的机械传动部件。机床的A轴及主轴安装在驱动使能丢失，机床的主轴刀具点位置发生变化，变c轴上，由于A轴的电机及传动结构的原因，将机床化范围大于1mm。对机床的精度进行详细的检查，的c轴设置成偏心头。根据上述的实验方案，记录c发现机床轴变化量

5、在0．03mm之内，y轴的变化量轴的变化情况，如表1所示。表1C轴故障时偏转记录(。)通过实验数据得出相应分析结论：(1)C轴的误差主要由C轴的位置决定，当C=收稿日期：2014—06—29作者简介：张云(1984一)，男，工学学士，工程师，研究方向为数控设备维修、保养、并联机构。E—mail：58601204@163．eolrl。·192·机床与液压第43卷180。时附近误差最大，集中分布在一0．156。-0．11。少重力力臂的大小，起到降低力矩的作用。范围内。当c=90。时附近误差最小，集中分布在0。同时，增加机床的配重将对机

6、床c轴的动态特附近：性有直接影响．C轴在1／2行程内动态特性将会提(2)机床的c轴采用的是偏心轴，A轴的电机高，在另1／2行程内动态特性将会降低。机床的最终安装在一侧．导致五轴头的重心不在c轴转动轴线动态特性是由性能最差的区域决定．所以机床C轴上。的动态特性也将得到提高。机床增加配重后对机床的因此C轴的位移量由五轴头的重力相对于c轴、y、z坐标轴将会产生间接影响．但是由于机床转动轴线产生的重力力矩直接决定。自身较重，增加的配重相对来说影响较小，可以忽略建议解决方案：减少五轴头的重力相对于c轴不计。转动轴线产生的重力力矩。具体方法为

7、增加配重，使机床增加配重后，根据上述的实验方案，重新对机床的c轴轴线与五轴头的重心尽量接近，从而减机床进行测试，记录c轴的变化情况，如表2所示。表2C轴优化后故障时偏转记录(。)通过以上数据可以得出结论：增加配重可以有效2．2A轴的变化数据分析减少机床c轴的变化量。但目前机床所使用的配重根据实验设计，记录A轴与AT轴在故障下偏转重力还不够．需要继续增加。的记录值，如表3和表4所示。表3A轴故障后偏转记录(。)由上述偏移记录分析获得结论：A轴的位移由A、AT轴的控制方式引起。当急停后，(1)从数据上分析误差属于随机性分布，误差机械刹

8、车将其中的一个过渡齿轮锁死，两个电机的使分布带主要集中在一0．003o～0．043o，只有一个采样能去掉，预紧力消失，由于原有预紧力产生的应力需数据为负值，其余均为正值；要释放。导致另外一个电机的位置和A轴的位置发(2)机床AT轴的误差随A轴的误差