電主軸長(cháng)度補償

當前在模具加工行業(yè)中，電主軸以其速度快、光潔度高的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛青睞，而在電主軸背后的這些優(yōu)點(diǎn)，還具有力矩小、發(fā)熱量大等特點(diǎn)。另外一些明顯的短板。與轉矩、轉速這對矛盾因素相比，當前短期內難以解決。但發(fā)熱的問(wèn)題我們可以試著(zhù)去解決

客戶(hù)經(jīng)常會(huì )發(fā)現，一臺精度很高的數控機床，在加工過(guò)程中會(huì )莫名其妙地產(chǎn)生一些誤差，而這些誤差都是發(fā)生在電主軸方向。一般我們都會(huì )懷疑所用的刀具不夠好，存在著(zhù)磨損、動(dòng)平衡差、刀的伸縮性大以及加工參數不正確等因素，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗，發(fā)現真正的原因是機床的電主軸在加工過(guò)程中存在一定程度的伸縮性。

發(fā)熱顯然會(huì )導致電軸的伸縮，雖然我們通常采用水冷、油冷、氣冷等冷卻方式來(lái)冷卻電軸，但由于電軸結構的限制和電軸不同位置的溫度差，一般情況下電軸的冷卻可以起到一定的作用，使電軸的伸長(cháng)量穩定在一定的范圍內，但這并不能完全消除電軸的伸長(cháng)誤差。因此，我們開(kāi)始嘗試從PLC程序方面，對電氣主軸的伸長(cháng)量進(jìn)行一定的補償，以盡量減少或消除這部分誤差。經(jīng)我們反復觀(guān)察，電主軸的伸長(cháng)主要有兩個(gè)因素決定：

首先，不同轉速對主軸的拉伸不同，其次，同一轉速下主軸長(cháng)度的拉伸隨時(shí)間增大而逐漸改變。找出影響因素后，接下來(lái)選擇測量方法。利用全閉環(huán)柵格尺反饋，機床精度較高，可利用激光刀測量?jì)x讀取機床主軸坐標進(jìn)行測量。還有些問(wèn)題需要注意，要保持機床工作環(huán)境的穩定性，主要是指機床的溫度穩定，不能有風(fēng)、振動(dòng)等干擾因素。當一切準備就緒后，我們就可以根據需要對其進(jìn)行適當的量度了。例如，我們使用了一個(gè)24000rpm的電主軸，我們把它分成14個(gè)檔，記為A1到A14，我們需要以靜止時(shí)為基本坐標，然后在每一個(gè)轉速(例如A1)上每轉1分鐘，用激光測刀儀測一次主軸的坐標，這樣我們就能得到一個(gè)數據，即這個(gè)轉速下主軸的長(cháng)度隨時(shí)間的變化表，直到主軸的長(cháng)度穩定在一定的時(shí)間范圍內。在此之后，我們停止主軸，每隔一分鐘檢測一次，直到主軸的長(cháng)度保持穩定一段時(shí)間。同樣地，我們繼續測試其他轉速下的測試，從而得到在不同轉速下主軸長(cháng)度隨時(shí)間變化的變化數據圖。在這些坐標中，橫坐標表示測量時(shí)間，單位為min，縱坐標表示長(cháng)度變化值，單位為μ在不同轉速下進(jìn)行不同速度的切換，可得到不同轉速下主軸的拉伸數據，如圖2所示。在這些坐標中，橫坐標表示所選等級，縱坐標表示長(cháng)度的變化值，單位為μm。在PLC中寫(xiě)出這兩組數據，即使在不同的時(shí)間，不同的速度下，主軸的坐標有適當的移動(dòng)，以保持主軸的頂部位置不變，也就是在加工時(shí)，保證刀尖的位置不變，從而保證加工的穩定性。