System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统技术方案_技高网
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一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统技术方案

技术编号:40106344 阅读:19 留言:0更新日期:2024-01-23 18:29
本发明专利技术公开了一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,是为保证高质量补偿热变形引起的径向加工误差而设计,整个进给系统由三个进给轴组件组成,分别为传统的Z轴和X轴及安装在Z向滑板用来驱动X轴部件转动的转动进给轴。转动进给轴由不完全蜗轮蜗杆机构驱动,转动部件的圆弧形轨道和不完全蜗轮同轴,并且轴线与X轴相交,从而保证热误差补偿计算时的便利。转动部件的圆弧形轨道和不完全蜗轮轴线与主轴轴线有一定间距,用来控制转动角度范围。热误差补偿时,进给系统会依据控制系统计算的转角及热误差大小,驱动转动进给轴和X轴产生插补运动以消除径向热误差。不补偿热误差时,直接锁紧转动轴即可退化为传统二轴进给系统,操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要用于数控车床进给系统,相较于传统进给系统,本专利技术所设计的进给系统能够使数控车床在进行热误差补偿时消除表面加工质量变差、在极小加工半径下补偿失效的现象;另外,由于x轴的转动可使x轴与主轴轴线相交变得更加容易,这可以降低车床相关结构的加工精度要求,从而可抵消一部分增加转动轴引起的成本,提升经济效益。


技术介绍

1、数控车床是装备制造业中使用很普遍的重要设备,主要用于回转体零件的加工。传统的数控车床进给系统只有两个直线进给轴:x轴和z轴,分别用来控制回转体的径向尺寸和轴向尺寸。一般对径向尺寸的精度要求更高。x轴可看作是过车刀刀尖所做的与x进给方向平行的直线。在非加工状态下,x轴与主轴轴线相交,此时会保证刀具的最佳切削角度;而在加工状态下,由于主轴箱的热变形使主轴轴线发生偏移,从而使工件与刀尖间距离发生变化引起加工误差(热误差),并且x轴将不再保持与主轴轴线相交,导致刀具切削角度变差。为消除这种热误差,通常采用补偿方法,也就是首先通过热误差模型预测热误差大小,然后把热误差分解到相关的进给轴,通过进给轴的插补运动来减小径向热误差。对于传统进给系统,只能通过x轴来控制径向热误差,而由于热变形引起的主轴轴线和x轴不相交会导致刀具的实际切削角度发生变化,从而引起表面质量变差;极端情况下,当加工直径小到与主轴轴线偏移距离相近时,x轴进给将失去对径向尺寸的控制能力,为此,在整个加工过程中使x轴与主轴轴线保持相交状态对于提高工件加工质量是很有必要的。


技术实现思路

1、为保证车床进给系统的x轴在车削加工过程中始终与主轴轴线相交,这里在现有数控车床进给系统基础上增加了x轴组件的转动功能,也可看作是三个进给轴的数控车床进给系统。进给系统主要由z轴进给组件(图中9、12、13、14、15)、转动轴进给组件(图中4、8、9、10、11)和x轴进给组件(图中3、4、5、6、7)组成。三轴数控车床进给系统直线运动主要在xz坐标面进行,转动主要在xy坐标面进行(绕与z轴平行的轴转动),各坐标方向如图1所示,z轴方向为平行于主轴轴线方向,用于控制刀具轴向进给;x轴方向与z轴垂直,用于刀具径向进给控制;y轴一般不用于数控车床,在随后的本设计实施部分用于分析热变形时主轴轴线偏离方位。

2、z轴进给组件主要由床身及固定其上的z向导轨(图中15)、z向滚珠丝杠(图中13)、z向滚珠丝杠螺母(图中14)、z向进给电机(图中12)及z向滑板(图中9)组成。z轴电机通过z向丝杠、螺母带动z向滑板实现刀具的z向进给。z向滑板结构如图4所示,z向滑板下面设有直线导轨槽,与床身上z向导轨配合,构成z向移动副;z向滑板上面设有圆弧形导轨与x向下滑板(图中4)上的圆弧形导轨槽配合,与蜗杆电机(图中11)、蜗杆(图中10)和不完全蜗轮(图中8)一起构成转动进给组件,实现x轴组件的整体转动。x向下滑板结构如图5所示,x向下滑板上表面处的x轴导轨与x向上滑板(图中3)下表面处的x轴导轨槽配合,并与x轴电机(图中5)、x向滚珠丝杠(图中6)、x向滚珠丝杠螺母(图中7)共同构成x向进给组件,实现刀具x向进给。刀架(图中2)固定在x轴上滑板上。在无热变形情况下,刀具(图中1)沿x轴进给时,刀尖应该通过主轴箱(图中16)上主轴孔的轴线,可从图3上看到这种关系。不完全蜗轮与圆弧形导轨装配时需保持同轴,并且蜗轮轴线与x轴相交,这样可保证x轴是绕x轴自身上固定点转动,可简化热误差补偿计算。由于受结构空间限制,转动进给角度应控制在一定范围内,为此,蜗轮与圆弧导轨轴线与主轴轴线间要有一定间距。

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【技术保护点】

1.一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,基于高质量补偿数控车床径向热误差、提高数控车床加工精度而设计,其特征是:有三个进给控制轴,分别为保证零件轴向尺寸的Z轴、保证零件径向尺寸的X轴和热误差补偿时保证X轴与热变形后的主轴轴线始终相交的转动轴。

2.如权利要求1所述的一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,其特征是:三个进给轴的运动关系是Z轴组件带动转动轴组件实现Z轴进给,转动轴组件带动X轴组件实现转动进给,最后X轴组件带动刀架实现X轴进给。

3.如权利要求1所述的一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,其特征是:转动组件的圆弧形轨道和不完全蜗轮同轴装配,并且装配后轴线与X轴相交,从而保证热误差补偿计算时的便利。

4.如权利要求1所述的一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,其特征是:转动部件的圆弧形轨道和不完全蜗轮轴线与主轴轴线有一定间距,用以控制转动进给角度范围。

5.如权利要求1所述的一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,其特征是:转动进给组件在数控车床X轴调整到与主轴轴线相交后可锁死,退化为普通二轴进给系统。

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【技术特征摘要】

1.一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,基于高质量补偿数控车床径向热误差、提高数控车床加工精度而设计,其特征是:有三个进给控制轴,分别为保证零件轴向尺寸的z轴、保证零件径向尺寸的x轴和热误差补偿时保证x轴与热变形后的主轴轴线始终相交的转动轴。

2.如权利要求1所述的一种适用于径向热误差补偿的数控车床三轴进给系统,其特征是:三个进给轴的运动关系是z轴组件带动转动轴组件实现z轴进给,转动轴组件带动x轴组件实现转动进给,最后x轴组件带动刀架实现x轴进给。

3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵海涛雷鸣郭景锋唐勇波
申请(专利权)人:宜春学院
类型:发明
国别省市:

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