電主軸長度補償

當(dāng)前在模具加工行業(yè)中，電主軸以其速度快、光潔度高的優(yōu)點而受到廣泛青睞，而在電主軸背后的這些優(yōu)點，還具有力矩小、發(fā)熱量大等特點。另外一些明顯的短板。與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速這對矛盾因素相比，當(dāng)前短期內(nèi)難以解決。但發(fā)熱的問題我們可以試著去解決

客戶經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，一臺精度很高的數(shù)控機床，在加工過程中會莫名其妙地產(chǎn)生一些誤差，而這些誤差都是發(fā)生在電主軸方向。一般我們都會懷疑所用的刀具不夠好，存在著磨損、動平衡差、刀的伸縮性大以及加工參數(shù)不正確等因素，但經(jīng)過一段時間的試驗，發(fā)現(xiàn)真正的原因是機床的電主軸在加工過程中存在一定程度的伸縮性。

發(fā)熱顯然會導(dǎo)致電軸的伸縮，雖然我們通常采用水冷、油冷、氣冷等冷卻方式來冷卻電軸，但由于電軸結(jié)構(gòu)的限制和電軸不同位置的溫度差，一般情況下電軸的冷卻可以起到一定的作用，使電軸的伸長量穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，但這并不能完全消除電軸的伸長誤差。因此，我們開始嘗試從PLC程序方面，對電氣主軸的伸長量進行一定的補償，以盡量減少或消除這部分誤差。經(jīng)我們反復(fù)觀察，電主軸的伸長主要有兩個因素決定：

首先，不同轉(zhuǎn)速對主軸的拉伸不同，其次，同一轉(zhuǎn)速下主軸長度的拉伸隨時間增大而逐漸改變。找出影響因素后，接下來選擇測量方法。利用全閉環(huán)柵格尺反饋，機床精度較高，可利用激光刀測量儀讀取機床主軸坐標(biāo)進行測量。還有些問題需要注意，要保持機床工作環(huán)境的穩(wěn)定性，主要是指機床的溫度穩(wěn)定，不能有風(fēng)、振動等干擾因素。當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒后，我們就可以根據(jù)需要對其進行適當(dāng)?shù)牧慷攘?。例如，我們使用了一個24000rpm的電主軸，我們把它分成14個檔，記為A1到A14，我們需要以靜止時為基本坐標(biāo)，然后在每一個轉(zhuǎn)速(例如A1)上每轉(zhuǎn)1分鐘，用激光測刀儀測一次主軸的坐標(biāo)，這樣我們就能得到一個數(shù)據(jù)，即這個轉(zhuǎn)速下主軸的長度隨時間的變化表，直到主軸的長度穩(wěn)定在一定的時間范圍內(nèi)。在此之后，我們停止主軸，每隔一分鐘檢測一次，直到主軸的長度保持穩(wěn)定一段時間。同樣地，我們繼續(xù)測試其他轉(zhuǎn)速下的測試，從而得到在不同轉(zhuǎn)速下主軸長度隨時間變化的變化數(shù)據(jù)圖。在這些坐標(biāo)中，橫坐標(biāo)表示測量時間，單位為min，縱坐標(biāo)表示長度變化值，單位為μ在不同轉(zhuǎn)速下進行不同速度的切換，可得到不同轉(zhuǎn)速下主軸的拉伸數(shù)據(jù)，如圖2所示。在這些坐標(biāo)中，橫坐標(biāo)表示所選等級，縱坐標(biāo)表示長度的變化值，單位為μm。在PLC中寫出這兩組數(shù)據(jù)，即使在不同的時間，不同的速度下，主軸的坐標(biāo)有適當(dāng)?shù)囊苿?，以保持主軸的頂部位置不變，也就是在加工時，保證刀尖的位置不變，從而保證加工的穩(wěn)定性。