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各种温差影响数控机床的精度原因, - 加工中心

机床受到车间环境温度的变化、电动机发热和机械运动摩擦发热、切削热以及冷却介质的影响,造成机床各部的温升不均匀,导致机床形态精度及加工精度的变化。 例如,在一台普通精度的精工铣床上加工70mm×1650mm的螺杆,上午7:30-9:00铣削的工件与下午2:00-3:30加工的工件相比,累积误差的变化可达85m。而在恒温条件下,则误差可减小至40m。再如,一台用于双端面磨削0.6~3.5mm厚的薄钢片工件的精密双端面磨床,在验收时加工200mm×25mm×1.08mm钢片工件能达到mm的尺寸精度,弯曲度在全长内小于5m。但连续自动磨削1h后,尺寸变化范围增大到12m,冷却液温度由开机时的17℃上升到45℃。由于磨削热的影响,导致主轴轴颈伸长,主轴前轴承间隙增大。据此,为该机床冷却液箱添加一台5.5kW制冷机,效果十分理想。 实践证明,机床受热后的变形是影响加工精度的重要原因。但机床是处在温度随时随处变化的环境中;机床本身在工作时必然会消耗能量,这些能量的相当一部分会以各种方式转化为热,引起机床各构件的物理变化,这种变化又因为结构形式的不同,材质的差异等原因而千差万别。机床设计师应掌握热的形成机理和温度分布规律,采取相应的措施,使热变形对加工精度的影响减少到最小。机床的温升及温度分布1.自然气候影响  我国幅员辽阔,大部分地区处于亚热带地区,一年四季的温度变化较大,一天内温差变化也不一样。由此,人们对室内(如车间)温度的干预的方式和程度也不同,机床周围的温度氛围千差万别。例如,长三角地区季节温度变化范围约45℃左右,昼夜温度变化约5~12℃。机加工车间一般冬天无供热,夏天无空调,但只要车间通风较好,机加工车间的温度梯度变化不大。而东北地区,季节温差可达60℃,昼夜变化约8~15℃。每年10月下旬至次年4月初为供暖期,机加工车间的设计有供暖,空气流通不足。车间内外温差可达50℃。因此车间内冬季的温度梯度十分复杂,测量时室外温度1.5℃,时间为上午8:15-8:35,车间内温度变化约3.5℃。精密机床的加工精度在这样的车间内受环境温度影响将是很大的。 2.周围环境的影响   机床周围环境是指机床近距离范围内各种布局形成的热环境。它们包括以下3个方面。 (1)车间小气候:如车间内温度的分布(垂直方向、水平方向)。当昼夜交替或气候以及通风变化时车间温度均会产生缓慢变化。 (2)车间热源:如太阳照射、供暖设备和大功率照明灯的辐射等,它们离机床较近时可直接长时间影响机床整体或部分部件的温升。相邻设备在运行时产生的热量会以幅射或空气流动的方式影响机床温升。 (3)散热:地基有较好的散热作用,尤其是精密机床的地基切忌靠近地下供热管道,一旦破裂泄漏时,可能成为一个难以找到原因的热源;敞开的车间将是一个很好的“散热器”,有利于车间温度均衡。(4)恒温:车间采取恒温设施对精密机床保持精度和加工精度是很有效果的,但能耗较大。 3.机床内部热影响因素   (1)机床结构性热源。电动机发热如主轴电动机、进给伺服电动机、冷却润滑泵电动机、电控箱等均可产生热量。这些情况对电动机本身来说是允许的,但对于主轴、滚珠丝杠等元器件则有重大不利影响,应采取措施予以隔离。当输入电能驱动电动机运转时,除了有少部分(约20%左右)转化为电动机热能外,大部分将由运动机构转化为动能,如主轴旋转、工作台运动等;但不可避免的仍有相当部分在运动过程中转化为摩擦发热,例如轴承、导轨、滚珠丝杠和传动箱等机构发热。(2)工艺过程的切削热。切削过程中刀具或工件的动能一部分消耗于切削功,相当一部分则转化切削的变形能和切屑与刀具间的摩擦热,形成刀具、主轴和工件发热,并由大量切屑热传导给机床的工作台夹具等部件。它们将直接影响刀具和工件间的相对位置。(3)冷却。冷却是针对机床温度升高的反向措施,如电动机冷却、主轴部件冷却以及基础结构件冷却等。高端机床往往对电控箱配制冷机,予以强迫冷却。4.机床的结构形态对温升的影响  在机床热变形领域讨论机床结构形态,通常指结构形式、质量分布、材料性能和热源分布等问题。结构形态影响机床的温度分布、热量的传导方向、热变形方向及匹配等。(1)机床的结构形态。在总体结构方面,机床有立式、卧式、龙门式和悬臂式等,对于热的响应和稳定性均有较大差异。例如齿轮变速的车床主轴箱的温升可高达35℃,使主轴端上抬,热平衡时间需2h左右。而斜床身式精密车铣加工中心,机床有一个稳定的底座。明显提高了整机刚度,主轴采用伺服电动机驱动,去除了齿轮传动部分,其温升一般小于15℃。(2)热源分布的影响。机床上通常认为热源是指电动机。如主轴电动机、进给电动机和液压系统等,其实是不完全的。电动机的发热只是在承担负荷时,电流消耗在电枢阻抗上的能量,另有相当一部分能量消耗于轴承、丝杠螺母和导轨等机构的摩擦功引起的发热。所以可把电动机称为一次热源,将轴承、螺母、导轨和切屑称之为二次热源。热变形则是所有这些热源综合影响的结果。 一台立柱移动式立式加工中心在Y向进给运动中温升和变形情况。Y向进给时工作台未作运动,所以对X向的热变形影响很小。在立柱上,离Y轴的导轨丝杠越远的点,其温升越小。 该机在Z轴移动时的情况则更进一步说明了热源分布对热变形的影响。Z轴进给离X向更远,故热变形影响更小,立柱上离Z轴电动机螺母越近,温升及变形也越大。 (3)质量分布的影响。质量分布对机床热变形的影响有三方面。其一,指质量大小与集中程度,通常指改变热容量和热传递的速度,改变达到热平衡的时间;其二,通过改变质量的布置形式,如各种筋板的布置,提高结构的热刚度,在同样温升的情况下,减小热变形影响或保持相对变形较小;其三,则指通过改变质量布置的形式,如在结构外部布置散热筋板,以降低机床部件的温升。 (4)材料性能的影响:不同的材料有不同的热性能参数(比热、导热率和线膨胀系数),在同样热量的影响下,其温升、变形均有不同。 机床热性能的测试1.机床热性能测试的目的   控制机床热变形的关键是通过热特性测试,充分了解机床所处的环境温度的变化,机床本身热源及温度变化以及关键点的响应(变形位移)。测试数据或曲线描述一台机床热特性,以便采取对策,控制热变形,提高机床的加工精度和效率。具体地说,应达到以下几个目的:(1)机床周围环境测试。测量车间内的温度环境,它的空间温度梯度,昼夜交替中温度分布的变化,甚至应测量季节变化对机床周围温度分布的影响。(2)机床本身的热特性测试。尽可能地排除环境干扰的条件下,让机床处于各种运转状态,以测量机床本身的重要点位的温度变化、位移变化,记录在足够长的时间段内的温度变化和关键点位移,也可用红外线热相仪记录各时间段热分布的情况。 (3)加工过程测试温升热变形,以判断机床热变形对加工过程精度的影响。 (4)上述试验可积累大量的数据、曲线,将为机床设计和使用者控制热变形提供可靠的判据,指出采取有效措施的方向。 2.机床热变形测试的原理   热变形测试首先需要测量若干相关点的温度,包含以下几方面:(1)热源:包括各部分进给电动机、主轴电动机、滚珠丝杠传动副、导轨、主轴轴承。 (2)辅助装置:包括液压系统、制冷机、冷却和润滑位移检测系统。 (3)机械结构:包括床身、底座、滑板、立柱和铣头箱体和主轴。 在主轴和回转工作台之间夹持有铟钢测棒,在X、Y、Z方向配置了5个接触式传感器,测量在各种状态下的综合变形,以模拟刀具和工件间的相对位移。 3.测试数据处理分析  机床热变形试验要在一个较长的连续时间内进行,进行连续的数据记录,经过分析处理,所反映的热变形特性可靠性很高。如果通过多次试验进行误差剔除,则所显示的规律性是可信的。主轴系统热变形试验中共设置了5个测量点,其中点1、点2在主轴端部和靠近主轴轴承处,点4、点5分别在铣头壳体靠近Z向导轨处。测试时间共持续了14h,其中前10h主轴转速分别在0~9000r/min范围内交替变速,从第10h开始,主轴持续以9000r/min高速旋转。可以得到以下结论:  (1)该主轴的热平衡时间约1h左右,平衡后温升变化范围1.5℃; (2)温升主要来源于主轴轴承和主轴电动机,在正常变速范围内,轴承的热态性能良好; (3)热变形在X向影响很小;(4)Z向伸缩变形较大,约10m,是由主轴的热伸长及轴承间隙增大引起的; (5)当转速持续在9000r/min时,温升急剧上升,在2.5h内急升7℃左右,且有继续上升的趋势,Y向和Z向的变形达到了29m和37m,说明该主轴在转速为9000r/min时已不能稳定运行,但可以短时间内(20min)运行。   机床热变形的控制 由以上分析讨论,机床的温升和热变形对加工精度的影响因素多种多样,采取控制措施时,应抓住主要矛盾,重点采取一、二项措施,取得事半功倍的效果。在设计中应从4个方向入手:减少发热,降低温升,结构平衡,合理冷却。  1.减少发热   控制热源是根本的措施。在设计中要采取措施有效降低热源的发热量。(1)合理选取电动机的额定功率。电动机的输出功率P等于电压V和电流I的乘积,一般情况下,电压V是恒定的,因此,负荷的增大,意味着电动机输出功率增大,即相应的电流I也增大,则电流消耗在电枢阻抗的热量增大。若我们所设计选择的电动机长时间在接近或大大超过额定功率的条件下工作,则电动机的温升明显增大。为此,对BK50型精工针槽铣床铣头进行了对比试验(电动机转速:960r/min;环境温度:12℃)。从上述试验得到以下概念:从热源性能考虑,无论主轴电动机还是进给电动机,选择额定功率时,最好选比计算功率大25%左右为宜,在实际运行中,电动机的输出功率与负荷相匹配,增大电动机额定功率对于能耗的影响很小。但可有效降低电动机温升。(2)结构上采取适当措施,减小二次热源的发热量,降低温升。例如:主轴结构设计时,应提高前后轴承的同轴度,采用高精度轴承。在可能的条件下,将滑动导轨改为直线滚动导轨,或采用直线电动机。这些新技术都可以有效地减小摩擦、减少发热、降低温升。金属加工微信,内容不错,值得关注! (3)在工艺上,采用高速切削。基于高速切削的机理。当金属切削的线速度高于一定范围时,被切削金属来不及产生塑性变形,切屑上不产生变形热,切削能量大多数转化为切屑动能被带走。2.结构平衡,以降低热变形   在机床上,热源是永远存在的,进一步需要关注的是如何让热传递方向和速度有利于减少热变形。或者结构又有很好的对称性,使热传递经沿对称方向,使温度分布均匀,变形互相抵消,成为热亲和结构。(1)预应力和热变形。在较高速的进给系统中,往往采用滚珠丝杠两端轴向固定,形成预拉伸应力。这种结构对高速进给来说,除了提高动静态稳定性外,对于降低热变形误差具有明显作用。 在全长600mm内预拉伸35m的轴向固定结构在不同的进给速度下温升比较接近。两端固定预拉伸结构的累积误差明显小于单端固定另一端自由伸长的结构。在两端轴向固定预拉伸结构中,发热引起的温升主要是改变丝杠内部的应力状态由拉应力变为零应力或压应力。因此对位移精度影响较小。 (2)改变结构,改变热变形方向。 采用不同滚珠丝杠轴向固定结构的精工针槽铣床Z轴主轴滑座在加工中要求铣槽深度误差5m。采用丝杠下端轴向浮动结构,在加工2h内,槽深逐渐加深从0到0.045mm。反之,采用丝杠上端浮动的结构,则能确保槽深变化 。 (3)机床结构几何形状的对称,可令热变形走向一致,使刀尖点的漂移尽量减小。例如,日本安田(Yasda)精密工具公司推出的YMC430微加工中心是亚微米高速加工机床,机床的设计对热性能进行了充分的考虑。 首先在机床结构上采取完全对称布局,立柱和横梁是一体化结构,呈H型,相当于双立柱结构,具有良好的对称性。近似圆形的主轴滑座无论在纵向还是横向也都是对称的。 3个移动轴的进给驱动均采用直线电动机,结构上更加容易实现对称性,2个回转轴采用直接驱动,尽量减少机械传动的摩擦损耗和。3.合理的冷却措施   (1)加工中的冷却液对加工精度的影响是直接的。对GRV450C型双端面磨床进行了对比试验。试验表明:借助制冷机对冷却液进行热交换处理,对提高加工精度非常有效。 使用传统的冷却液供给方式,30min后,工件尺寸就超差。采用制冷机后,可以正常加工到70min以上。在80min时工件尺寸超差的主要原因是砂轮需修整(去除砂轮面上的金属屑),修整后马上即可回复原来的加工精度。效果非常明显。同样,对于主轴的强迫冷却也能期望得到非常好的效果。(2)增加自然冷却面积。例如在主轴箱体结构上添加自然风冷却面积,在空气流通较好的车间内,也能起到很好的散热效果。(3)及时自动排屑。及时或实时将高温切屑排出工件、工作台及刀具部分,将十分有利于减少关键部分的温升和热变形。 展望与愿景控制机床热变形是现代精密加工领域的一个重要课题,影响机床热变形的因素又是非常复杂的。再者,现代切削加工中的高速、高效、精密三者并举,则令机床的热变形问题更显突出。引起了机床制造界的广泛重视。国内外机床界学者为此作了大量的研究,在理论上取得了相当的进展。机床热变形问题已成为机床研究中的基本理论之一。 本文从机床设计和应用的角度分析了机床热性能的影响因素,测量与分析方法并提出了改进设计措施。由此,我们认为机床热性能的优化设计应从以下方面着手: (1)现代高端机床的设计阶段,就应重视所设计机床未来应用的环境条件。 (2)控制和配置热源是关键。控制热源主要是指控制能耗与动力源的匹配,采用新型结构,减少二次摩擦热源,提高能源的利用率。   (3)改变传统思维,把冷却、散热、润滑、排屑等装置从机床的“辅助”部件地位,提升到“重要”部件地位,不能轻视。 (4)重视结构的对称性和热变形的方向的设计,让热变形对精度的影响减少到最小,尤其要重视对结构件热变形数学模型的研究和应用,以便为热变形控制设计提供定性定量的指示。

机器人可以钣金类焊接件打磨抛光

单机器人焊接类零件打磨抛光单元是针对中大型钣金焊件、型材焊件,利用机器人带实时力量控制装置、工具对工件的焊缝及飞边毛刺进行打磨抛光而专门设计的产品。机器人两侧设有工作台和夹具,用于提高设备使用效率,与机器人协同工作。是集灵活性,高效率,低成本及高柔性的组合。 由于机器人的有效使用,可以允许的******工件尺寸为机器人可达到范围尺寸。自动排屑系统[选配] 打磨所产生的铁屑可通过本系统及时排出,减少人工清理的操作时间,降低操作风险,提高设备使用效率。 高柔性离线编程该系统的卓越柔性、强劲的动力和创新的设备组合形式,可以使打磨抛光达到极高的效率,来加工各种零件的表面。针对不同产品只需更换夹具和刀具即可完成生产转换,更换时间不超过 30 分钟。系统具备离线编程功能,可对新产品进行离线编程,在不影响正常生产的情况下,提高打磨抛光质量,减少废品率。 工件万向旋转系统由誉洋自行设计自动翻转系统的设置有效增大了机器人的可达性。通过旋转终端设置定位工装通用接口,可快速更换。旋转轴由伺服电机同步控制,另增设外部编码器,构成闭环控制,与机器人联动协同。该系统性能可靠、安全,具备较高灵活性和高精度,提高打磨抛光质量。 激光测量系统 激光测量系统可以检测零件被加工表面尺寸,并将数据反馈给机床,通过运算自动补偿由于铸造公差与夹具公差所引起的加工误差,提高零件打磨质量。滑动工作台滑动工作台可以承载工件及夹具进行移动,使工件变换位置以满足不同的工作需要。也可在该滑台上增设其它翻转或旋转轴,满足使用要求。该设备由伺服电机控制,具有传动精度高、定位准确、响应速度快的优点。 实时力量控制装置与系统进行信息交互,对打磨过程中的打磨力及打磨位置可以自动调节,保证打磨力的稳定输出,避免因工件自身误差导致工件加工时出现不良现象。 被加工件被加工零件种类钣金类焊接件被加工零件******长度 2600mm 被加工零件材料 镍、钛、不锈钢、碳钢等 被加工零件******重量 1000Kg 工件******回转直径 ø 2600mm 机床参数 ******刀具直径 ø 320mm 快移速度 2m/s 刀柄接口 BT-40 回转行程 ±360°

五轴加工中心前景 - 加工中心

目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展,工件一次装夹就可完成多面的异型加工。五轴加工中心是国际*********的专门应用于非金属以及有色金属材料加工的专业五轴设备,它可以对复杂的空间曲面进行高精度加工.目前,无论是军工企业,还是民营企业都在使用五轴设备来加工.英文,五轴可以加工出各种复杂的工件,让加工流程以及复杂程度简单化,降低了企业的生产成本。五轴加工中心有A轴、C轴和XYZ五个轴,A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动,就可加工出复杂的空间曲面.这样又可以把工件细分成任意角度,加工出倾斜面、倾斜孔等,复杂的工件就得以完成加工。五轴加工中心的应用让不可能变成了可能.它集合铣削、雕刻、切割、打孔、开料、开槽等等功能与一体,使得各种复杂工件加工变得简单,即实现了我们的需要,又降低了企业的生产成本,给企业创造了巨大的商机与利益。五轴加工中心未来的发展现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备,它加工范围广,使用量大.近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展.新型的五轴加工中心,可用于航空、航天零件加工;有专门用于模具加工的高性能加工中心,集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工;有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心,生产效率高且具备柔性化。

加工中心刀库马达报警 - 加工中心

1断路器坏2电压不足3刀库马达坏4连接线有损坏 报刀库马达报警时可以去配电柜去看一下接U51、V51、W51、的断路器有没有跳(黑色的弹起断路器断开,红色弹起黑色按下说明断路器接通),如果有跳把黑色的按下,去系统侧按刀盘正/反转,马达电机继续工作没有跳,就没有问题,假如刀盘旋转刀库电机一工作、或工作一段时间就又跳了,就不要在工作了。先用万用表去量一下刀库马达处的(U51、V51、W51)上的电压有380V(有的刀库是220V)吗?没有380V/220V就要往上查。如果断路器上面(L1、L2、L3)的电压够380V断路器下面(U51、V51、W51)不够380V/220V断路器坏了需要更换断路器。断路器上下够380V可以逐步的往上排查直到总电源电压。如果总电源有问题就解决问题。电压没有问题,去查看刀库电机有没有问题,可以从别的地方接一个380V/220V的电源接到刀库电机上来看一下电机是否工作。也可以用(摇表测水泵电机的绝缘,380V的电机用500V摇表(用一只表笔夹住电机线圈的一个输入断,另一只夹住电机外壳,均速摇动摇表,此时指针所指的读数要大于电机的绝缘要求。如果指针在左边不动就是电机坏了。)) 如果是变频刀库,也有可能是刀库变频器坏了,也要查变频器的输出电压。

 加工中心主轴驱动异常报警 - 加工中心

主轴驱动异常报警先去配电柜看一下控制主轴驱动的断路器是否跳了,如果跳了,把断路器送上电。运行主轴看看断路器是否还跳。如果还跳的话得需要用万用表量一下断路器上下的电压。如果不是配电柜中的控制主轴的断路器跳需要看一下主轴驱动报警号是什么。再确定具体报警内容。

加工中心空气压力低报警 - 加工中心

报警2002 空气压力低报警当报空气压力低的警时可以去看看有没有气,如果有气看看压力开关是不是把压调的太高了一般调4MPa。把X20和24V短接看看有没有信号变化如果有看看是不是压力开关坏了。暂时的屏蔽信号是K2.7 气压报警强制解除/A.B接点切换。

加工中心主轴松刀报警 - 加工中心

主轴松刀失败报警1行程开关位置不合适2行程开关坏3连接信号线有坏4查看一下气稳定吗5打刀缸坏先看一下气源稳定吗,气源稳定,气压没有屏蔽。查看打刀缸上的行程开关有没有同时压住,如果没有同时压住,查看是否打刀缸上的松刀的行程开关距离不合适,松刀到位信号未到位去查看主轴松刀到位开关。按住松刀按钮看打刀缸打下来的时候是否压住下面的行程开关,如果没有压住可以调一下行程开关的位置(也可以看看系统侧的诊断信号是否有变化输入信号X26.发那科FANUC系统是“PMC维护”中的“信号”X8.2。新代系统是诊断信号I017.如果输入信号没有变化可能就是距离不对,调一下距离后,再观察下系统侧的信号,如果还是没有变化用手按一下开关感觉一下开关是否坏掉,短接一下24V与信号看看是否有变化。有变化行程开关坏,没有变化检查一下电盘到开关、电盘到系统的线。)在换完线,松刀行程开关。电磁阀也没有问题的情况下。按松刀按钮的时候先观察打刀缸是否有动作,或者是否有漏气现象,如果按松刀按钮打刀缸没有动做,松刀电磁阀的灯也有动作,可能是打刀缸的缸体坏了。换个打刀缸。

加工中心气压不足 - 加工中心

1查看气源有没有气 2是否压力电磁阀的检测的压是否调高 3连接线有断线没 4气压电磁阀坏出现气压不足的时候先去看看压力表有几个压是否真的是气压不足,如果真的是气压不足或者没气查看一下气源。如果有气还报警可以看看压力电磁阀是不是把压力调的太高了一般调到4MPA就行,高了降到4MPA就可以了。如果气压电磁阀没有调的很高,可以把气压电磁阀中接的信号X21和+24V短接看看系统中诊断输入信号(FANUC系统是“PMC维护”中的“信号”X3.0。新代系统是诊断信号I016)有没有信号变化,有信号变化可能就是气压电磁阀的问题,可以更换一个试试。如果没有信号变化可查看从系统到气压报警这里的连接线有问题。更换线后实在没有问题,可以直接短接系统头后面的信号地址和24V。有没有变化来判断系统头中是否有模块坏。