第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)10011804
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 10. 028
镗铣加工中心进给系统热误差检测实验研究
孙军，郎姝，孔碧溪
（沈阳建筑大学机械工程学院，沈阳110168）
No.10 Oct.2017
摘要：针对TX1600G镗铣加工中心X轴进给系统，设计实验方案采集进给系统的温度场和热误差数据，得到的数据可用于热误差补偿。首先依照实验方案，测量了丝杠关键位置的温度和丝杠上各测点的定位误差。然后利用误差分离原理，较好的分离出了丝杠的热误差。根据实验结果分析了前后轴承、螺母温度随时间变化的规律以及丝杠上各测点热误差与温度测点位置的关系。在实际测量过程中，综合丝杠定位方式和环境温度的影响，得到了丝杠的温度和热误差数据以及规律，测试效果理
想，可为进一步的热误差补偿提供准确的数据支持。关键词：镗铣加工中心；滚珠丝杠；热误差；定位误差
中图分类号：TH161;TG65
文献标识码：A
Experimental Study on Thermal Error Measurement of Feeding
System of Boring and Milling Machining Center
SUN Jun, LANG Shu, KONG Bi-xi
(School of Mechanical Engineering, Shenyang Jianzhu University ,Shenyang 110168,China)
Abstract : With the feeding system of composite TX1600G boring and milling machining center as the re-search object, the thermal error measurement of temperature field and thermal error acquisition scheme of the feeding system were designed. And the obtained data can be used for thermal error compensation. Firstly the temperature of the key position of the screw and the positioning error of the measuring points are measured according to the thermal error measurement. The principle of error separation is used, and the thermal error of the screw is separated in a better way. According to the experimental results, the relationship between the temperature of the front and rear bearings and the temperature of the nut, and the relationship between the thermal error and the position of the temperature measurement point of the screw are analyzed. In the case where the influence of the screw positioning mode and the ambient temperature is taken into account, during the actual measurement, the temperature and thermal error data and regularity of the screw are obtained, and
the test result which can provide accurate data support for further thermal error compensation is ideal. Key words: boring-milling machining center;ball screw ;thermal error; position error
引言 0
随着数控机床精度、速度的提高，以及数控机床智能化方向的发展，对其可靠性和加工精度的要求也随之提高。其中滚珠丝杠螺母副是数控机床进给系统的关键传动部件，具有定位精度高，传动效率高的特点。而且机床的高速化必然要求进给速度越来越快，高速运转的滚珠丝杠与轴承摩擦产生大量的摩擦热，由此产生的温升会使滚珠丝杠产生变形，进而影响进给系统的定位精度[12]。因此，对丝杠的热误差测量进行实验研究十分必要，只有通过有效的实验方案得到准确的数据，才能提出有效措施控制丝杠的热误差，进而改善数控机床的加工精度[34]
对于温度和热误差测量方法，一些学者采用红外
热像仪获得温度场[5]，这种方法可以通过热图像观测到温度敏感区。李虎等6采用热电阻与温度变送器设计了温度采集模块直接采集温度数据，这种测量方法在前期分析了热敏感区的情况下更为快速有效。优健等采用激光测距技术获得了热误差数据，测试效果理想。本文通过设计温度和热误差测量实验方案，对 TX1600G复合式镗铣加工中心X轴进给系统滚珠丝杠的温度及热误差进行了测量。根据前期仿真结果["} 确定基本热源位置后采用温度传感器直接测量效率更高。定位误差的采集采用双频激光干涉仪间接测量又利用误差分离技术("]，分离了几何误差和热误差，获得了较为准确的实验数据，为加工中心进给系统热误差的后续研究打下基础。
收稿日期：2017-05-17；修回日期：2017-06-20
*基金项目：辽宁省自然科学基金(2013020035）；辽宁省科技计划项目（2013220017）
作者简分势数撸3一），男，辽宁大连人，沈阳建筑大学教授，硕士生导师，博士，研究方向为数字化制造应用技术，（E－mail）sunjun589@126.
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