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第4章滑枕撓度補償的設計
鏜床是TX1600G鏜銑加工中心重要的組成部分，其各坐標軸的行程如下：X 軸行程1750mm, Z軸行程1000mm, Y軸行程1200mm。鍵床主軸直徑240mm,采用方形滑枕式結構，在鏜削加工中，滑臺帶動滑枕在Z方向運動，確定Z軸位置，滑枕帶動主軸和刀具在Y方向進行鏜削。在Y方向加工深孔時，滑枕伸出的長度比較大，加上滑枕、主軸、其它附件的重力及鏜削力的影響，滑枕在伸出方向形成了懸臂梁結構，發生彎曲變形，產生撓度誤差。這種撓度誤差嚴重影響到機床的定位精度和加工精度，故對撓度誤差進行補償是十分必要的。
4.1撓度補償方法
目前對于滑枕產生的撓度誤差，采取的方法有平衡重錘法、補償法、電液比例控制法等。平衡重錘法是由機械平衡錘和機電補償裝置補償滑枕撓度，主要優點是結構簡單，使用方便，缺點是增加了機床的整機重量，對機床其它軸的進給運動產生一定影響，對機床的剛度要求高[46]。拉桿補償法在滑枕上半側安裝一組拉桿，由液壓油缸提供拉力來補償滑枕的撓度變形，能有效的補償撓度誤差，但拉桿的偏心作用將會導致滑枕在軸向產生一定量的附加變形，而且拉桿拉力的確定及精確加載問題都難確定[47_48]。電液比例控制法應用電液比例閥和壓力傳感器來控制活塞桿的壓力和位移，取得了一定的補償效果。拉桿補償法和電液比例控制法都需要液壓缸，都無法避免液壓系統存在的缺點，如液壓件漏油、補償滯后、油液升溫等[49]。
本課題中針對滑枕的撓度變形，利用基于UMAC的開放性數控系統進行撓度補償，該補償方法不需要機械和控制輔助結構，補償精度不受輔助結構的影響，簡單易行，且經濟性好。
4.2滑枕撓度變形分析
滑枕端面尺寸264mmX245mm,總長2540mm，Y軸方向行程1200mm。材料使用灰鑄鐵HT300，彈性模量E=150GPa，密度P=7300kg/m3，泊松比n=0.25。
實體建模時，為提高有限元模型準確性，將螺紋孔、小凸臺和倒角等結構忽略不計。對輔助系統等非主要的零部件（如光柵尺、拖鏈等）不進行有限元建模，將其視為遠程質量施加在滑枕有限元模型上。滑枕實體模型如圖4.1所示。滑枕、主軸電機以及導軌的重力，則通過重力場施加在滑枕有限元模型上；加工過程中的計算鏜削力，通過遠程載荷將其施加在主軸的內孔面與端面。導軌與支撐部件的接觸面應用全固定，與驅動絲杠相接觸的螺母內表面應用全固定約束。其滑枕模型施加的載荷與約束如圖4.2所示。
在SolidWorks simulation中以機床零點為起點，每隔100mm取點，進行仿真。
通過仿真數據得出，滑枕在Y向和X向的變形量很小，在Z方向的變形量大，即撓度誤差（Z方向的變形量）是影響鏜軸精度的主要因素。在Y方向行程1200mm處撓度變形如圖4.3所示，滑枕各行程在Z向變形量如表4.1所示。由表4.1可得，隨著滑枕行程的增加，撓度誤差呈非線性增加。
表4.1滑枕各行程在Z向的變形量

行程/mm	Z向變形量/Min	行程/mm	Z向變形量爾m
0	-0.05	700	-17.35
100	-0.15	800	-23.45
200	-0.52	900	-31.89
300	-2.16	1000	-42.37
400	-5.23	1100	-55.86
500	-9.02	1200	-72.50
600	-12.55