数控卧式铣床滑枕变形有限元分析及补偿技术

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1、设计与研究!"#$%&’(’)*#$#(+,-数控卧式铣床滑枕变形有限元分析及补偿技术刘文志（齐齐哈尔二机床（集团）三明制造有限公司，福建三明/.0112）摘要：针对机床滑枕自重弯曲变形问题，从有限元分析入手，基于!"#$%&’!&()系统采用油压缸&拉杆补偿系统的方法，保证了在机床全行程内的精度，经实践证明，是一种精度高、经济而有效的方法。关键词：数控卧式铣床方滑枕有限元分析变形补偿!"#"$%&’%(%#$)#*’+,",*#-.%/01(*$"0#20(3%#,*$"0#4%56#0’07+0/82901":0#

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4、所示，方滑枕在机床上构特点为固定式床身，工作台移动，滑枕沿立柱导轨横的结构示意，由两条导轨及六个滑块约束。向移动。滑枕的精度直接影响机床的加工精度。方滑枕作为重要工作部件，需要伸出及回缩移动，由于其重量很大，滑枕的移动会使立柱前后两条导轨受力不均，并因自重会使它产生弯曲变形，从而产生了滑枕的低头现象。这严重地破坏了机床的几何精度，也会使机床呈现出非均匀磨损。对于生产制造企业以及数控机床而言，要考虑精度、经济性、效率问题，而目前针对这一问题的解决办法，如配重平衡主轴箱法、滑枕导轨刮研法、悬吊链移动平衡、静压导轨平衡法等，

5、对于滑枕的非线性变形误差，均不理想。经过不断试验，并借鉴国内外先进经验，本文将介绍我厂已研发出一种集机械K电气K液压于一体的解决滑枕自重变形的补偿系统，并将有限元分析引入系统调试过程，利用有限元软件T’$J$进从图X(可以知道，当方滑枕伸出时，便形成悬臂行准确的滑枕变形分析，避免经验估算误差，减少费时梁结构，由于自重会产生弯曲变形，而且滑枕伸出长度费力的现场反复实验，是一种高精度、较经济而有效的不同，重心也相应移动，相当于力臂变化，因此变形量方式。也不同，即产生非线性的变形误差。为准确分析，不简化结构而建立方滑枕的三维

6、几何模型如图XO所示，而5滑枕变形分析对螺纹孔、小圆角、倒角等结构细节根据细节简化原则我公司自行设计生产制造的数控卧式滑枕铣床忽略不计。UVWWXD，采用方滑枕结构，端面尺寸/.199YZX1滑枕材料使用灰铸铁IED11，其参数为，密度·!..·!"#$%&’&()"#"’*+,-设计与研究6/0123%455，弹性模量为70289’，泊松比为2:01。量，&为梁的惯性矩，%&为梁的弯曲刚度。经计算得，!而滑枕所受载荷只来自于内部安装的主轴，通过计算约为2:2<@2:2155之间。主轴重量，并将该重量载荷在内部承重面积

7、上均匀分!补偿系统设计布。静力分析结果如图0所示。在滑枕最大行程;2255时，得到最大变形量2:2<755，发生在滑枕前端为解决滑枕自重变形问题，首先对滑枕进行受力右侧。分析。滑枕是靠立柱上两个导轨及滑块将滑枕固定，因此当滑枕伸出为前悬臂梁状态时，其受力情况如图<’，受力变化使得上下导轨处于不均匀的磨损状态。解决问题的关键是如何使支撑受力均匀，也就是如何克服滑枕低头现象。因此需要附加力来产生平衡力矩。考虑机床滑枕结构实际情况，本文提出在滑枕上部加装两个拉杆来产生拉力，这样通过如图

8、，并借鉴国内外先进经验，研发出一种集机械B电气B液压于一体的解决方滑枕自重变形的补偿结构。该机床配置C=DEFB2’BGF数字控制系统，因此在该系统上加装一C=DEFH4IE&$JBGI!KL=数模转换模块，将数字信号转换成模拟电压；在方滑枕上部分别安装两个拉杆和油压缸，拉杆的压力由油压缸提供；液压回路上加装一个带电子放大利用=&