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如何解决卧式加工中心主轴热误差问题?

添加时间:2018-08-03分类: 卧式加工中心

  卧式加工中心由于高速旋转之后,就会因为温度的升高而导致主轴变形,直接影响到的就是加工的精度,这是目前为止很难避免的一个问题,只能通过对温度的调节、对加工中心的改造以及通过其它方式解决,所以了解解决卧式加工中心主轴热误差问题的方法是很有必要的。
 
解决卧式加工中心主轴热误差问题的方法示意图
 

  解决卧式加工中心主轴热误差问题方法一:控制温升

 
  热源是引发卧式加工中心热变形的关键因素,调整热源以降低主轴温升,或采用平衡温度场的方法减少变形,是确保卧式加工中心热态精度良好的重要举措。具体操作时,可使用恒温冷却机对将流经主轴箱或主轴轴承的润滑油进行冷却处理,以降低主轴轴承的温升;或采用水内冷却或空气循环冷却的方法,在主轴轴承外环或主轴箱内设置换热冷却环套,使冷却介质循环进入冷却套内,以实现冷却主轴部件的功能
 

  解决卧式加工中心主轴热误差问题方法二:卧式加工中心改造

 
  对卧式加工中心进行设计改造,以尽可能降低卧式加工中心对温度的敏感性,优化设计热态结构,是改善数控卧式加工中心加工精密型的重要措施。热态结构优化设计是指在某热源条件下,以参数优化和形状优化为着力点,找寻科学有效的刚度分布和温度分布,对卧式加工中心机构的热位移进行控制,确保运转精度。在设计主轴时,应综合考虑润滑油路布设、尺寸参数、结构类型、热源设置等因素,对大件实施优化设计以降低热变形。此外,应对卧式加工中心关键发热体的导热率进行改进,选用比金属导体具有更高导热率的材料以将热源处的热量传递到其他部位,实现温度场均衡。
 

  解决卧式加工中心主轴热误差问题方法三:误差补偿

 
  作为改善卧式加工中心加工精度差的一种重要手段,热误差补偿相比温度控制和结构优化具有更高的经济性和稳定性。误差补偿的关键是构建一个能对误差预测的数学模型,在数控加工时通过该模型预测误差,以完成实时补偿。热误差补偿通常包含预先标定误差补偿和主动误差补偿两部分。依据企业实际状况,采用温控技术对主轴热特性进行改善,可在不改变动静态性能的基础上更好的提升卧式加工中心热态精度。可采用的方法有:
 
  (1)当主轴单元温度场分布与温度梯度不一致时会导致主轴系统热不对称,由此可造成轴承发生偏斜。主轴设计应做好对称性设计,也就是热对称和结构对称。
 
  (2)因制造或结构设计等导致主轴单元内部热源难以进行快速冷却时,可选用冷源法对卧式加工中心内部重要热源热量进行吸收,如利用强制油冷,将螺旋冷却油槽附设在主轴外周,使用前后轴承改造形成专用冷却回路等方法来改善主轴散热条件。同时可配合使用热源法对残余热误差进行校正,以实现综合监控温度的目的[3]。
 
  (3)降低主轴发热量,可将接触式密封替换为非接触式迷宫密封气封,以控制系统内部热源数量,将钢珠轴承替换为陶瓷球轴承、使用同步电机代替异步电机、将脂润滑替换为油-气润滑、调整轴承预紧力等来减小轴承发热强度。
 
  (4)对热位移实施热补偿,可对轴承热温升状况进行检测,对部分温度不高部件实施强制升温,以产生热对称,改善主轴热特性。
 
  以上就是解决卧式加工中心主轴热误差问题方法的介绍,主轴是加工中心的核心,所以一定要及时的解决主轴发热导致的热误差。