中文字幕第一区,欧美在线看片a免费观,www.91区域,久久久无码精品国产

五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是航空工業(yè)*制造技術(shù)的重要組成部分，在現(xiàn)代飛機(jī)研制生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。數(shù)控機(jī)床的精度水平直接影響著航空*技術(shù)的發(fā)展，尤其是制約著現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)中廣泛采用的復(fù)雜型面大型整體結(jié)構(gòu)件的推廣應(yīng)用。具有優(yōu)異性能的飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件的發(fā)展，推動(dòng)了具有強(qiáng)力加工特性的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步，對數(shù)控機(jī)床的五軸聯(lián)動(dòng)精度提出了越來越高的要求。

五 軸聯(lián)動(dòng)精度的檢測

五軸聯(lián)動(dòng)精度是數(shù)控機(jī)床性能評價(jià)中最重要的指標(biāo)，能夠綜合反映機(jī)床的制造技術(shù)水平。

五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床五軸精度的驗(yàn)收檢測一般采取圓錐試件切削加工的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，如圖1所示。但此檢測方法需要工藝編程、試切加工和試件檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。這種方法不僅操作復(fù)雜、測試周期長，而且容易帶入試件裝夾、工藝編程、刀具尺寸和檢測等多重誤差。由此機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)的實(shí)際精度不能被準(zhǔn)確反映出來，誤差環(huán)節(jié)很難準(zhǔn)確判定。

圖1 北京航空制造工程研究所A/B擺角立式加工中心的五軸試切
RTCP（Rotation Tool CentrePoint，RTCP是五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)刀具中心編程方法）五軸聯(lián)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度檢測方法， 可以通過對空間任一固定點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)編程來實(shí)現(xiàn)機(jī)床五軸插補(bǔ)運(yùn)算；驅(qū)動(dòng)各個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)主軸刀具中心繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)的精度檢測。RTCP的運(yùn)動(dòng)精度，綜合了機(jī)床各坐標(biāo)軸的定位精度和插補(bǔ)精度，是機(jī)床傳動(dòng)精度、導(dǎo)向精度、閉環(huán)/開環(huán)控制精度的集中體現(xiàn)，也是對機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性、驅(qū)動(dòng)剛性、控制參數(shù)合理性等影響因素的綜合體現(xiàn)。

RTCP運(yùn)動(dòng)精度的檢測（圖2），是通過在機(jī)床主軸上安裝球頭芯棒，使固定在工作臺(tái)上的檢測元件（如百分表或千分表）沿法向觸及球頭的表面，通過編程驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)繞球頭芯棒的球心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)測得。此檢測方法實(shí)施簡單、方便快捷，而且能夠有效避免其他因素帶入的干擾誤差，是目前五軸數(shù)控機(jī)床聯(lián)動(dòng)精度檢測的方法。

圖2 RTCP運(yùn)動(dòng)精度的檢測
數(shù)控機(jī)床線性軸的傳動(dòng)一般采用齒輪齒條或滾珠絲杠傳動(dòng)、光柵尺閉環(huán)反饋，用激光干涉儀進(jìn)行定位精度和反向誤差的補(bǔ)償，容易達(dá)到準(zhǔn)確的定位精度和重復(fù)定位精度。數(shù)控機(jī)床線性坐標(biāo)軸的誤差，一般不是五軸聯(lián)動(dòng)誤差的主要組成部分。數(shù)控機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)的誤差，更多的是回轉(zhuǎn)坐標(biāo)精度不足導(dǎo)致的。

回轉(zhuǎn)坐標(biāo)誤差分析

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)精度的測量，在回轉(zhuǎn)坐標(biāo)能夠360°旋轉(zhuǎn)時(shí)可以采用多面體棱鏡結(jié)合激光干涉儀進(jìn)行，在回轉(zhuǎn)坐標(biāo)不能夠360°旋轉(zhuǎn)時(shí)一般采用傾斜儀或高一個(gè)精度級別的圓光柵（或角度編碼器）進(jìn)行，然后對相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)、軸承支承系統(tǒng)等進(jìn)行必要的調(diào)整和控制參數(shù)補(bǔ)償，得到理想的傳動(dòng)精度。

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的精度考核，一般分為定位精度、重復(fù)定位精度和反向誤差。從數(shù)控機(jī)床閉環(huán)傳動(dòng)的原理分析，誤差的產(chǎn)生主要是閉環(huán)圓光柵（或角度編碼器）的反饋精度、傳動(dòng)系的分度精度、傳動(dòng)環(huán)節(jié)的反向間隙、回轉(zhuǎn)軸的配合誤差、支承軸承和回轉(zhuǎn)零部件的徑向跳動(dòng)、轉(zhuǎn)心距（回轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)中心到主軸端面的距離）測量不準(zhǔn)等因素綜合作用的結(jié)果。

其中反饋元件、傳動(dòng)副和支承軸承的誤差因素，可以通過選用精度級別較高的元件來有效解決，回轉(zhuǎn)零件的徑向跳動(dòng)誤差可以通過更為嚴(yán)格的機(jī)械制造工藝來保證，這些誤差因素僅靠機(jī)床制造廠商增加相應(yīng)的生產(chǎn)成本就能夠有效避免。

回轉(zhuǎn)軸的配合誤差，必須采用更為合適的配合公差和適當(dāng)?shù)妮S承預(yù)緊來解決，但是配合過緊和預(yù)緊過大都會(huì)帶來回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的額外功率損耗，使機(jī)床回轉(zhuǎn)軸的空載啟動(dòng)扭矩變大，影響機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)要獲得良好的運(yùn)行狀態(tài)，必須通過足夠的試驗(yàn)驗(yàn)證使旋轉(zhuǎn)支承軸獲得合適的配合精度和恰當(dāng)?shù)妮S承預(yù)緊力。

轉(zhuǎn)心距測量不準(zhǔn)造成的五軸聯(lián)動(dòng)誤差過大，可以修正轉(zhuǎn)心距的數(shù)值重復(fù)進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)精度檢測驗(yàn)證，以獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)心距。

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)誤差，有相當(dāng)大的因素是傳動(dòng)環(huán)節(jié)造成的，主要有傳動(dòng)系分度不均造成定位不準(zhǔn)、反向間隙過大導(dǎo)致重復(fù)定位精度低和反向誤差大。傳動(dòng)系的分度精度可以通過提高相關(guān)傳動(dòng)元件的精度來保證；反向間隙則必須對相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比較典型的是齒輪傳動(dòng)副和蝸桿傳動(dòng)副，能夠通過各種機(jī)械手段有效地消除傳動(dòng)環(huán)節(jié)的反向間隙，以實(shí)現(xiàn)高精度的坐標(biāo)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)心距的測量

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)為主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，在回轉(zhuǎn)坐標(biāo)能夠±90°旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)心距的測量方法如圖3所示。

首先，將百分表固定于機(jī)床工作臺(tái)上，用百分表和方尺確定主軸的0°位置，使主軸芯棒（直徑D）的側(cè)母線與方尺側(cè)面平行，用百分表測量記錄主軸端面的Z向坐標(biāo)值Z1，保持百分表位置不變，用手動(dòng)操作方式使主軸旋轉(zhuǎn)90°，使主軸芯棒側(cè)母線與方尺的相鄰面平行；然后，手動(dòng)操作機(jī)床相關(guān)線性坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，使主軸芯棒側(cè)母線點(diǎn)觸及百分表，記錄百分表的Z向坐標(biāo)值Z2，轉(zhuǎn)心距即為：Z1-Z2+D/2。

數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)坐標(biāo)為主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，在回轉(zhuǎn)坐標(biāo)能夠±30°旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)心距的測量方法如圖4所示。

首先，將百分表固定于機(jī)床工作臺(tái)上，用百分表和方尺確定主軸的0°位置，擺動(dòng)主軸處于+30°位置使安裝于主軸的球頭芯棒的點(diǎn)觸及百分表，記錄橫向坐標(biāo)值X1，同時(shí)保持百分表位置不變；然后，操作擺角旋轉(zhuǎn)使主軸處于-30°位置并手動(dòng)操作橫向坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)使安裝于主軸的球頭芯棒的點(diǎn)觸及百分表，記錄橫向坐標(biāo)值X2，球頭芯棒球心到主軸端面的距離記為L， 則轉(zhuǎn)心距即為：|X1-X2|-L。

回轉(zhuǎn)坐標(biāo)傳動(dòng)系的反向間隙

回轉(zhuǎn)軸為機(jī)械傳動(dòng)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，往往在長時(shí)間使用后因各種原因使反向間隙變大，影響回轉(zhuǎn)軸的運(yùn)行精度，直接反映為五軸聯(lián)動(dòng)加工的零件尺寸超差、表面粗糙度降低等。

回轉(zhuǎn)坐標(biāo)傳動(dòng)常用的消除反向間隙的機(jī)械裝置，主要有齒輪副和蝸桿副2種。

齒輪傳動(dòng)消隙機(jī)構(gòu)分為直齒輪、斜齒輪和雙齒輪傳動(dòng)3種。
直齒輪消隙機(jī)構(gòu)為偏心法原理，主動(dòng)齒輪安裝于伺服電機(jī)的輸出軸上，從動(dòng)齒輪安裝在傳動(dòng)軸上，電機(jī)的止口通過偏心套與傳動(dòng)箱體孔配合，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套一定角度改變齒輪的中心距，減小齒側(cè)間隙。

斜齒輪消隙機(jī)構(gòu)為軸向位移原理，通過改變齒輪軸上的墊片厚度，減小輪齒的嚙合間隙，提高傳動(dòng)精度。斜齒輪墊片消隙的另一種機(jī)構(gòu)（圖5），是將相互嚙合的斜齒輪中的一個(gè)分成兩瓣結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整中間墊片的厚度使兩瓣齒輪的軸向距離發(fā)生變化，分別貼緊嚙合齒輪的輪齒兩側(cè)，消除齒輪嚙合的間隙。

圖5 墊片消隙兩瓣式斜齒輪
雙齒輪消隙機(jī)構(gòu)（圖6），是用安裝在一個(gè)軸上的2個(gè)螺旋方向相反的斜齒輪，通過預(yù)緊分別同另外兩斜齒輪嚙合輸出，同時(shí)與從動(dòng)齒條（或大齒輪）的輪齒兩側(cè)貼合進(jìn)行嚙合傳動(dòng)。

圖6 雙齒輪消隙機(jī)構(gòu)
以上齒輪傳動(dòng)消隙機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，但必須保證齒輪的制造精度，且磨損后間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。

蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用變導(dǎo)程蝸桿蝸輪副、雙蝸桿蝸輪副和分體蝸桿副結(jié)構(gòu)等方法。

由于變導(dǎo)程蝸桿蝸輪的加工刀具制造困難，精度不高，采用較少。

圖7 北京航空制造工程研究所A/B擺角立式加工中心
雙蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)精度好、傳遞扭矩大，但是占用空間大，設(shè)計(jì)使用的成本較高。北京航空制造工程研究所研制的五坐標(biāo)A/B擺角立式加工中心（圖7）和意大利RAMBAUDIRAMMATIC系列機(jī)床（圖8）的擺角傳動(dòng)均采用雙蝸桿蝸輪消隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在航空結(jié)構(gòu)件加工中均成功應(yīng)用。兩者區(qū)別是前者采用在蝸桿軸端加一定彈性預(yù)載，既保證精確傳動(dòng)又能有效避免傳動(dòng)鏈在切削力異常時(shí)的剛性沖擊，能夠確保擺角傳動(dòng)長期使用仍能保持良好的傳動(dòng)精度，并取得“機(jī)械驅(qū)動(dòng)形式的帶機(jī)械主軸的A/B擺角數(shù)控銑頭”專有證書；后者采用一蝸輪旋轉(zhuǎn)微小角度消除與蝸桿的嚙合間隙后剛性固定的方式進(jìn)行精確回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此種消除間隙方法容易隨著機(jī)床的長期使用磨損而效果變差。

分體蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖9所示，蝸桿制造成兩體結(jié)構(gòu)1和2， 中間部分的齒由C和D2個(gè)半齒組成，裝配時(shí)蝸桿套1固定，蝸桿軸2按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)微小角度，保證使齒側(cè)C貼緊蝸輪的齒側(cè)A、齒側(cè)D貼緊蝸輪的齒側(cè)B，消除嚙合間隙。由于改變了蝸桿傳動(dòng)齒的整體性，傳動(dòng)時(shí)嚙合齒厚相對減少了一半，傳遞扭矩較小。目前，西班牙PM-60和德國UNISPEED3系列機(jī)床采用此種結(jié)構(gòu)。

以上機(jī)械結(jié)構(gòu)理論上能夠有效消除傳動(dòng)誤差和反向間隙，但還不能*航空結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工精度要求，實(shí)際工程應(yīng)用中還需要通過對控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償修正，獲得更高的傳動(dòng)定位精度和更小的反向誤差。

結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的檢測與調(diào)整，是一項(xiàng)異常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要在機(jī)床的研制生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)踐中不斷探索。本文作者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，淺談了用于航空領(lǐng)域的數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)軸誤差的分析，為相關(guān)類型機(jī)床相應(yīng)誤差因素的排查提供參考依據(jù)，為未來機(jī)床*制造技術(shù)的發(fā)展盡微薄之力。

數(shù)控機(jī)床的五軸聯(lián)動(dòng)誤差分析，還有許多問題需要研究和攻關(guān)。高檔五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床在航空*制造領(lǐng)域的性能發(fā)揮和工程應(yīng)用水平的提高，任重而道遠(yuǎn)。(end)