大型精密机床横梁变形补偿技术

ｊ
—
正侧 向直 线 度 最 大 偏 差 均 小 于 ０ ． ０ ３ ｍｍ 达 到 验 收
横梁 长度 ／ ｘ ２ ０ ０ ｍｍ
一
要求。
１ ５
图 ９ 变形验证 曲线
侧向直线度
５
反之 ，若 真 实 曲线 与 理 论 曲线 偏 差 过 大 ，则 要
一
一
５ １ ５ ２ ５
此 可见 该技 术 的正 确 运用 ，对 保 证 这 种 大 跨 距 横 梁
导 轨 的直线度 要求 至关 重要 。
直线度对 比表
标 号 Ｏ ５ １ Ｏ １ ５
（ 单位 ：０ ． ０ ０ １ ｍ ｍ）
２ ０ ２ ５ ３ ０
理 论变形 差 值 与 实 际 变 形 差 值 相 对 比 ，来 确 保 我 们
据 基 面 １的直 线度 由 ０ ． １ ４ｍｍ提 高到 了 ０ ． ０ ２ｍｍ，由
在 检测 实 际 导 轨 变 形 时 ，首先 ，我 们 在 横 梁 的
半 精加 工后 采 用 直线 度 测 量 仪 对 “ 仰 式 ” 状态 下 按
直 线方式 加 工 的 横 梁 导 轨 １面 直 线 度 进 行 测 量 。其 次 ，将 横 梁 由 “ 仰 式”放 置转 换成 “ 立 式 ” 放 置 ２ ４ ｈ 后 ，检 测导 轨 １面 的直 线 度 。同样 将 两者 作差 得 到 如 图 ９中的实线 。 为 了检验 横 梁 的 变形 规 律 及 变 形 量 ，我 们 采 用
通 过理论 分 析 传统 的加 工 方 法 不 能 满 足 类 似 文 中介绍 的大 跨 距 横 梁 的精 度 要 求 。而 通 过 有 限元 分
析 及数据 拟 合 获 取横 梁 的仿 形 加 工 轨 迹 曲线 ，并 进
一
步对横 梁 进 行 仿形 加工 ，这 种 方 法 能 有 效 地 解 决
ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｐ ｐ
ｏｆ
Ａ Ｄ， ｃＡＭ ， Ｃ ＡＰＰ 上 ｌＣ
Ｉ ｃ Ａ Ｄ ／ ｃ Ａ Ｍ ／ ｃ Ａ Ｐ Ｐ 应 用
差 得 到图 ８中 曲线 Ｂ，即理 论 状 态横 梁 导 轨 “ 仰式” 与 “ 立 式 ” 的变形 差值 。
如 附表所示 。
５ ０
如图 １ ０所示 曲线 为 曲线 补偿 式 加 工后 基 面 １的直 线度 检测 值 ，曲线 Ｂ为 直线 方式 加 工 后 基 面 １ 的 直
线度 检测 值 ，将 曲线对 应 的关键 点 位 置数 值 表格 化 ，
大 型横 梁 的加 工 难题 ，保 障 了大 跨 距 横 梁 产 品 的高
精度 要求 得 以 实 现 ，同 时还 为 其 他 类 似 零 件 提 供 了
典 型示 范 。ＭＷ （ 收稿 日期 ：２ ０ １ ４ ０ ３ １ ２ ）
参 磊 ｒ 籼工
螽 ７ ３
．
碘 一
一
横梁 长度 ／ ｘ ２ ０ ０ ｍｍ
图１ ０ 补偿加工前后直线度对比
通 过附表 中的数值 可知 ，采 用 直线 加工 时基 面 １
图 ８ 理论 变形 曲线
出现 “ 塌 腰 ” 变形 ，最 大 变形 ０ ． １ ４ ９ ｍｍ，而仿 形 加 工 后则 基本上 避免 了 “ 塌腰” ，对 比仿 形加 工 前后 数
需将 模 型边 界 条 件 、横 梁 加 工 时 的 固定 办 法 进 行 统
筹分 析找 出 问题 ，修 改 相 关 约束 条 件 重新 分 析 。如
一
正 向直 线 度
１ ５
果排 除此类 问题 ，将对 仿形 曲线 进行 补偿 后进 行
加 工
５
删
－ 一
一５
１ ；
图１ １ 直线度 实测曲线
３ ．结语
对 比分析 该 大 型 横 梁 曲 线 补偿 加 工 前 后 的直 线 度 ：横梁 “ 仰式 ”放 置 ，将 导 轨 面 分 别 采 用 自重 曲
线补 偿加 工 和 直 线 方 式 加 工 两 种 方 式 。加 工 后 翻 转 成 “ 立式 ” 状态 静置 ２ ４ ｈ后检测 导轨 面 １的直 线度 ，
６ ０
１ ４
６ ５
排 除必然 的微 小 测 量 误 差 ，这 里 对 理 论 曲线 加 载 了
适 当 的误 差 范 围 ，结 果 如 图 ９所示 ，真 实 曲线 位 于
理论 推导 曲线 的 ± ０ ． ０ ２ ｍｍ误 差范 围 内 ，即模 型准 确
仿 形 前 一１ ４ ８ —１ ４ ９ —１ ２ ６ — ９ ４ —５ ０ 一ｌ Ｏ １ ２ ． ５ 仿 形 后 ２ ０ ２ ０ １ ５ ｌ ２ １ ５ １ ０ Ｏ
实体 变形 可靠 。
采用 仿形 加工 技 术 后 横 梁 实 际运 行 时 的 ｌ ， 轴 直 线 度检测 ：通 过 激 光 干 涉仪 测 量 已安 装 完 毕 的 龙 门 加 工 中心滑 板 沿横 粱 ｙ向移 动 的直 线 度 ，且 系 统 不 参 与补偿 。直线 度检 测 结果 如 图 １ １所示 ，刀尖 处 的
的仿 形加 工 曲线 可靠 。为 了更直 观 地 显示 二 者关 系 ，
仿 形 前
２ ５
１ ６
—１ — ３ ２ —６ ５ —９ ４ 一ｌ ２ ４
仿形后
标 号
一１ ２ 一ｌ ８ Ｏ
３ ５ ４ ０ ４ ５
８
５ ０
１ ２
５ ５
１ ５