富永剛

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 銑鏜床的性能優(yōu)化技術(shù)

機(jī)床零件的實(shí)際尺寸、結(jié)構(gòu)方式以及系統(tǒng)參數(shù)等都會對銑鏜機(jī)床的誤差變量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，使用多樣性優(yōu)化目標(biāo)的手段得出最為理想的解。由環(huán)境因素（例如組裝公差，相應(yīng)的冷卻條件等）導(dǎo)致軸承的實(shí)際組件出現(xiàn)了熱變形現(xiàn)象，在這樣不斷波動的形態(tài)之下，經(jīng)過對比主軸位移以及軸承線預(yù)緊力分析，此優(yōu)化手段主要是在熱彈性基礎(chǔ)上的魯棒設(shè)計(jì)辦法。E.Abele整體分析了主軸軸承進(jìn)行發(fā)熱的相關(guān)機(jī)理，經(jīng)過逐步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，保證其冷卻與預(yù)緊性能，有效提升機(jī)床的實(shí)際精準(zhǔn)程度。

在相應(yīng)的制約條件之下，機(jī)床零件并不可以自己出現(xiàn)變形情況，其主要是由于變溫力不斷形成的，熱變形主要是二者的和：

式中：α代表熱膨脹系數(shù)；L代表機(jī)床零件最開始的長度；T（x）代表溫度場函數(shù)；σ代表熱應(yīng)力，E代表彈性模量。

王哲元根據(jù)機(jī)床伸長率的差異性，分析了TK6920DA切削力出現(xiàn)的變形情況，優(yōu)化了設(shè)計(jì)，減少了變形。安金峰以TK6920機(jī)床當(dāng)做是主要的分析對象，研究其主軸系統(tǒng)，使用相應(yīng)的APDL參數(shù)不斷優(yōu)化其辦法，有效改善其熱特性能。鏜軸前端的軸向和徑向加工精度分別提高11.9μm和6.5μm。

改善機(jī)床的熱特性：盡管可以將機(jī)床的熱誤差減少到相應(yīng)的范圍中，然而，沒有辦法消除熱誤差造成的加工精準(zhǔn)程度方面的影響。除此之外，全面優(yōu)化其熱特性能，可以對機(jī)床最開始設(shè)計(jì)的某些位置進(jìn)行改進(jìn)。

2 機(jī)床溫度測點(diǎn)優(yōu)化技術(shù)

對機(jī)床溫度實(shí)際測量點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化的手段是在模擬數(shù)據(jù)的前提下測試相應(yīng)的信息，缺少一定的理論根據(jù)。對于機(jī)床溫度測量點(diǎn)的實(shí)際數(shù)量而言，缺乏最為理想溫度測量點(diǎn)位置或用于更好地篩選的方法，仍然沒有統(tǒng)一的結(jié)論。此外，具有不同配置的機(jī)床的熱誤差特性變化很大。尋找合適且有效的理論基礎(chǔ)來證明所選擇的臨界溫度點(diǎn)對熱變形研究特別重要。

3 落地銑鏜床熱誤差建模技術(shù)

在之前的很長時間，我國與國外的很多專家學(xué)者使用多樣性辦法建立了相應(yīng)的熱誤差模型，在實(shí)際補(bǔ)償中是有效的。林偉清等在使用補(bǔ)償模型以后，對收集到的數(shù)據(jù)信息加強(qiáng)建模以及直接處理，其補(bǔ)償?shù)膶?shí)際精準(zhǔn)程度非常高。蔣輝主要對LSSVM關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了全面優(yōu)化，得出了最為合理的熱誤差模型。建立了沖壓熱延伸誤差模型，并以90的補(bǔ)償率實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。H.Wu通過熱誤差模態(tài)分析選擇車削中心的五個關(guān)鍵溫度點(diǎn)作為模型輸入。工件尺寸誤差由27 μm降至10 μm。輸入變量包括主軸速度，機(jī)器電流和溫度信息。

4 大型數(shù)控地板銑鏜床的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)

國外學(xué)者E.Gomez-Acedo在西門子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用了實(shí)時控制系統(tǒng)，應(yīng)用其動態(tài)鏈接庫獲得系統(tǒng)所反饋回來的信號，其輸入主要是模型經(jīng)過計(jì)算得到相應(yīng)的熱誤差數(shù)值傳輸?shù)?機(jī)床當(dāng)中，其控制器經(jīng)過坐標(biāo)的移動對各個軸承進(jìn)行有效調(diào)整，最終達(dá)成補(bǔ)償，降低了誤差補(bǔ)償成本，方便了技術(shù)的市場化，利用單片機(jī)計(jì)算來計(jì)算內(nèi)存中的補(bǔ)償情況，RS-232C廣泛運(yùn)用在和數(shù)控系統(tǒng)的有效通信上，其補(bǔ)償模塊把存在誤差的數(shù)值轉(zhuǎn)變成了代碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

主軸冷卻套結(jié)構(gòu)優(yōu)化：

圖1 矩形截面螺紋冷卻套尺寸參數(shù)優(yōu)化

在研究機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償策略過程中，在反饋其中斷辦法時，應(yīng)該對機(jī)床系統(tǒng)的具體硬件進(jìn)行修改。在此以外，補(bǔ)償過程中的反饋信號也非常容易被干擾，造成此信號和經(jīng)過處理的信號之間存在不同步的情況。該方法可以應(yīng)用于當(dāng)前的主流數(shù)控系統(tǒng)，例如 Siemens840D，F(xiàn)ANUCi18等。