就我國(guó)目前制造業(yè)的技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r而言,采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的機(jī)床應(yīng)用廣泛,其加工精度很大程度上受機(jī)床精度影響,因而解決好由于機(jī)械間隙帶來(lái)的加工誤差問(wèn)題,是保證加工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[1]。對(duì)于采用半閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)床來(lái)說(shuō),機(jī)械的制造誤差以及裝配精度對(duì)機(jī)床的最終精度起關(guān)鍵性的作用,而其中絲杠螺母副的反向間隙又是其中重要的影響因素之一[2]。作者在實(shí)踐中改造的一臺(tái)采用半閉環(huán)系統(tǒng)的鉆攻中心的垂直軸 Z 軸 ( 帶主軸頭) 出現(xiàn)了反向間隙過(guò)大、無(wú)法使用靜態(tài)反向間隙補(bǔ)償從而精度達(dá)不到客戶(hù)要求的狀況。經(jīng)分析此反向間隙的形成原因,采用機(jī)械建模配合數(shù)控系統(tǒng)的電流測(cè)量等方法解決了此問(wèn)題。
1 故障現(xiàn)象
圖1 是此鉆攻中心垂直軸 Z 軸的雷尼紹定位精度檢測(cè)曲線(xiàn) ( 未經(jīng)過(guò)任何補(bǔ)償) 。
如橢圓標(biāo)記所示,定位精度在 Z 軸運(yùn)行的起始段急劇下降,像一個(gè)山谷,而在反向點(diǎn)時(shí)更像一個(gè)山峰,而且兩條斜線(xiàn)幾乎平行,值非常接近。由此導(dǎo)致整個(gè)反向間隙不斷變化,如圖 1 所示,在兩端反向間隙大,而在行程的中段反向間隙小。機(jī)床的反向間隙補(bǔ)償值是一個(gè)定值,如果出現(xiàn)如圖 1 所示在整個(gè)行程內(nèi)實(shí)際反向間隙變化較大的狀況,則很難補(bǔ)償,因?yàn)槿绻麑啥说姆聪蜷g隙補(bǔ)到允許值以?xún)?nèi),則中段的反向間隙值反而會(huì)超差[3]。
文中所講的 “反向間隙” 只是一種傳統(tǒng)的講法, 在經(jīng)過(guò)預(yù)緊的滾珠絲杠副傳動(dòng)中,如果軸向力不大于 預(yù)緊力的 3 倍時(shí),并不會(huì)有真正的 “間隙” 產(chǎn)生, 應(yīng)叫 “反向矢動(dòng)量” 比較恰當(dāng)[4]。
由圖 1 可見(jiàn),在起始點(diǎn)時(shí)較短的一段距離內(nèi)銑頭實(shí)際走的距離短于理論距離,可能引起這一現(xiàn)象的影響因素有: ( 1) 導(dǎo)軌直線(xiàn)度; ( 2) 皮帶松緊邊的變換造成的反向間隙; ( 3 ) 皮帶初始張緊力的大小; ( 4) 絲桿自身的特性[5]。經(jīng)作者詳細(xì)排查及認(rèn)真考慮,前 3 個(gè)因素都可排除,下面著重對(duì)第 4 點(diǎn)作一些分析。
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宇匠數(shù)控專(zhuān)業(yè)生產(chǎn):高速精密 雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心;
結(jié)論
經(jīng)過(guò)建模分析和實(shí)際采集的電流驗(yàn)證了鉆攻中心絲桿軸向力與電機(jī)電流的關(guān)系,并且在文中計(jì)算的基礎(chǔ)上為鉆攻中心配備合適的絲杠, 解決了鉆攻中心定位精度的問(wèn)題。
( 1) 在鉆攻中心的整個(gè)行程內(nèi)反向間隙如果變化比較大,不利于反向間隙的補(bǔ)償;
( 2) 當(dāng)銑頭從上往下走時(shí),絲杠鋼球間的靜摩擦力大于從下往上走時(shí)的靜摩擦力,電機(jī)的電流也小于從下往上走時(shí)的靜摩擦力;
( 3) 鋼球間靜摩擦力的變化是導(dǎo)致反向間隙變化的最主要因素;
( 4) 鋼球間變化的靜摩擦力 ( 正反向每一點(diǎn)不同) 來(lái)源于鋼球從回珠器進(jìn)入滾道的過(guò)渡階段所產(chǎn)生的正壓力;
( 5) 如果要控制反向間隙的變化量,在絲桿導(dǎo)程、預(yù)壓量、長(zhǎng)度、直徑都不能更改的情況下,優(yōu)化滾珠絲杠回珠器進(jìn)入滾道的過(guò)渡階段的形狀及尺寸等要素是解決此問(wèn)題的最有效方法。
2024-11
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2024-11
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2024-11
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2024-11
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2024-11
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