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电主轴长度补偿

电主轴长度补偿

当前在模具加工行业中,电主轴以其速度快、光洁度高的优点而受到广泛青睐,而在电主轴背后的这些优点,还具有力矩小、发热量大等特点。另外一些明显的短板。与转矩、转速这对矛盾因素相比,当前短期内难以解决。但发热的问题大家可以试着去解决

客户经常会发现,一台精度很高的数控机床,在加工过程中会莫名其妙地产生一些误差,而这些误差都是发生在电主轴方向。一般大家都会怀疑所用的刀具不够好,存在着磨损、动平衡差、刀的伸缩性大以及加工参数不正确等因素,但经过一段时间的试验,发现真正的原因是机床的电主轴在加工过程中存在一定程度的伸缩性。

发热显然会导致电轴的伸缩,虽然大家通常采用水冷、油冷、气冷等冷却方式来冷却电轴,但由于电轴结构的限制和电轴不同位置的温度差,一般情况下电轴的冷却可以起到一定的作用,使电轴的伸长量稳定在一定的范围内,但这并不能完全消除电轴的伸长误差。因此,大家开始尝试从PLC程序方面,对电气主轴的伸长量进行一定的补偿,以尽量减少或消除这部分误差。经大家反复观察,电主轴的伸长主要有两个因素决定:

首先,不同转速对主轴的拉伸不同,其次,同一转速下主轴长度的拉伸随时间增大而逐渐改变。找出影响因素后,接下来选择测量方法。利用全闭环栅格尺反馈,机床精度较高,可利用激光刀测量仪读取机床主轴坐标进行测量。还有些问题需要注意,要保持机床工作环境的稳定性,主要是指机床的温度稳定,不能有风、振动等干扰因素。当一切准备就绪后,大家就可以根据需要对其进行适当的量度了。例如,大家使用了一个24000rpm的电主轴,大家把它分成14个档,记为A1到A14,大家需要以静止时为基本坐标,然后在每一个转速(例如A1)上每转1分钟,用激光测刀仪测一次主轴的坐标,这样大家就能得到一个数据,即这个转速下主轴的长度随时间的变化表,直到主轴的长度稳定在一定的时间范围内。在此之后,大家停止主轴,每隔一分钟检测一次,直到主轴的长度保持稳定一段时间。同样地,大家继续测试其他转速下的测试,从而得到在不同转速下主轴长度随时间变化的变化数据图。在这些坐标中,横坐标表示测量时间,单位为min,纵坐标表示长度变化值,单位为μ在不同转速下进行不同速度的切换,可得到不同转速下主轴的拉伸数据,如图2所示。在这些坐标中,横坐标表示所选等级,纵坐标表示长度的变化值,单位为μm。在PLC中写出这两组数据,即使在不同的时间,不同的速度下,主轴的坐标有适当的移动,以保持主轴的顶部位置不变,也就是在加工时,保证刀尖的位置不变,从而保证加工的稳定性。


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