大型落地镗铣加工中心多附件头挠度补偿的解决方法

赵红淑

南京高速齿轮制造有限公司 江苏南京 211100

1 序言

本文讨论的设备是来自德国SCHIESS的落地镗铣加工中心（见图1）。图2所示的Y轴属于龙门轴YF+YL，双丝杠、双测量系统；Z轴是方滑枕轴，行程可以伸出1800mm，配备多个附件头，各种附件头质量、长短不一（见图3）。

图1 落地镗铣加工中心

图2 龙门轴示意

图3 附件头

2 挠度误差的组成

对于大型设备，特别是带附件头的镗铣加工中心，在伸出方滑枕时，由于重力原因会产生“垂头”现象，随着方滑枕伸出越长，“垂头”现象越明显，产生的挠度误差越大。

分析“垂头”产生的挠度误差可以发现，大型镗铣床方滑枕的挠度误差由两部分组成：高度落差H和角度偏差θ（见图4）。对于H，很容易想到利用西门子的垂直度补偿功能（Sag compensation）来消除其影响，但θ的影响无法消除。θ会影响主轴的旋转轴线和垂直面的垂直度误差，结合本设备的特点，利用Y轴双丝杠的优势，对两根轴做差别补偿。在做差别补偿时，由于两者相互制约，相互影响，所以必须注意顺序和方法。

图4 方滑枕挠度误差的组成

3 挠度值的检测

如图5所示，在设备做完水平调整后，在工作台上放置并调整好大理石量具。首先设定步长为50mm（步长取决于补偿的精细度要求），移动W轴，伸出Z轴做“盘圆”检查（检查主轴旋转轴心线和XY平面垂直度的手段），记录差值，通过完整的记录可以看出θ对机床产生的挠度影响，这种误差在精加工特别是精铣面时会带来表面粗糙度、纹路等问题。

其次通过在方尺上表面打表，移动Z轴看“垂头”带来的差值。……