第八章 数控车床几何和热误差综合实时补偿应用实例讲义.pptVIP

2）直线度误差?xz 直线度误差测量、建模结果、误差模型式如下： 3）转角误差?yz Z轴转角误差测量、建模结果、误差模型如下： （3） 其它误差元素 其它主要影响机床精度的误差元素还有U和W轴的误差元素。由于U、W轴的行程很短，故仅考虑其线性位移误差。 1）U轴线性位移误差元素?xu U轴线性位移误差元素测量、建模结果图，误差模型式如下。 2）W轴线性位移误差元素?zw W轴线性位移误差元素测量、建模结果图，误差模型式如下。 8.2.3 与机床拖板位置无关误差元素的检测和建模 （1） 垂直度误差Sxz 在用激光检测器检测X轴与Z轴之间的垂直度误差Sxz中得 机床温度变化对其影响不大，大约为 -25 arcsec。 （2） 主轴热漂移误差 ? 如下图所示，用电容传感器测量系统测量热漂移误差。传感器基座固定在左右二刀架上。图中的x、z数据表示控制屏幕显示的三个坐标位置。在位置1上测量X方向的热漂移误差，在位置3上测量Z方向的热漂移误差。工件（或测量样件）的尺寸关系见上图。考虑到测量由热变形造成的主轴和Z轴的平行度误差，在位置2上再进行X方向的热漂移误差测量。比较位置1和2的读数可计算出平行度误差，即： 式中为位置1与位置2间的距离，本系统设定为72mm。左、右位置1的读数相当于 或 ，左、右位置3的读数相当于 或 。位置1、3的读数表达了机床主轴在X、Z方向的热漂移误差，位置2的读数表达了机床尾架在X方向的热漂移误差。 在表8-4所列的条件下机床受热升温，间隔一定的时间如前图所示用电容传感器测量系统测量热漂移误差。测量工况分三种：空切削（机床模拟切削加工循环但不切削工件）、拖板单运动、主轴单运动。另外，考虑到实际应用中的切削情况，在最小二乘拟合建模中除了三种测量工况下获得的数据外还增添了一组机床在生产实际切削加工中获取的工件径向尺寸数据（尺寸敏感的X方向），见表8-4。 表8-4 热漂移误差的检测 循环工况 主轴运动 X轴运动 Z轴运动 持续时间 1.空切削 模 拟 切 削 加 工 循 环 6 hr 2.主轴单运动 800 r/min 0 0 6 hr 3.拖板单运动 0 750 mm/min 1050 mm/min 6 hr 4.实际切削 实 际 切 削 加 工 循 环 3 hr 下面为左右各三处共六处位置的热漂移误差测量及建模结果，误差单位为?m。 1）左主轴在X方向的热漂移误差（位置1）测量和建模结果 左主轴在X方向的热漂移误差（位置1）测量结果图及左主轴在X方向的热漂移误差的数学模型式如下。 ?l1 = 2.4 ?T1 + 1.9 ?T4 + 4.3 ?T8 - 8.8 ?T11 + 7.3 ?T12 - 4.8 ?T13 - 0.5 ?T14 * * 第八章 数控双主轴车床几何误差和热误差综合实时补偿应用实例 8.1 几何和热误差综合数学模型的简化 8.2 误差元素检测和建模 8.2.1 温度传感器的布置 8.2.2 与机床拖板位置有关误差元素的检测和建模 8.2.3 与机床拖板位置无关误差元素的检测和建模 8.3 误差补偿系统 8.4 误差补偿效果检验 8.4.1 主轴热漂误差检验 8.4.2 对角斜线检验 8.4.3 实际补偿切削效果检验 8.1 几何和热误差综合数学模型的简化 8.1.1 数控双主轴车床运动部件结构简介及其误差元素 (1) 结构简介 如图所示，数控双主轴车床（Saginaw Machine System）有左、右二根主轴和分别称X轴、Z轴、U轴和W轴的四根运动轴。Z轴移动大拖板作上下运动，其移动距离为175mm；X轴移动中拖板作左右运动，其移动距离为70mm；U轴移动左小拖板（左轴切削刀架基座）作左右运动，其移动距离为25mm；W轴移动右小拖板（右轴切削刀架基座）作上下运动，其移动距离为25mm。其中，左、右二小拖板叠在中拖板上作移动，中拖板叠在大拖板上作移动。从结构中还可知左、右二主轴合用大、中拖板。本机床有左、右二根主轴，需推导左、右两个误差综合数学模型。 A C D F E L R (2) 误差元素 影响这台机床精度的主要误差元素有23个：