第4章滑枕挠度补偿的设计
镗床是TX1600G镗铣加工中心重要的组成部分  ，其各坐标轴的行程如下：X 轴行程1750mm, Z轴行程1000mm, Y轴行程1200mm 。键床主轴直径240mm,采用方形滑枕式结构  ，在镗削加工中  ，滑台带动滑枕在Z方向运动  ，确定Z轴位 置  ，滑枕带动主轴和刀具在Y方向进行镗削 。在Y方向加工深孔时  ，滑枕伸出的 长度比较大  ，加上滑枕、主轴、其它附件的重力及镗削力的影响  ，滑枕在伸出方 向形成了悬臂梁结构  ，发生弯曲变形  ，产生挠度误差 。这种挠度误差严重影响到 机床的定位精度和加工精度  ，故对挠度误差进行补偿是十分必要的 。
4.1挠度补偿方法
目前对于滑枕产生的挠度误差  ，采取的方法有平衡重锤法、补偿法、电液比 例控制法等 。平衡重锤法是由机械平衡锤和机电补偿装置补偿滑枕挠度  ，主要优 点是结构简单  ，使用方便  ，缺点是增加了机床的整机重量  ，对机床其它轴的进给 运动产生一定影响  ，对机床的刚度要求高[46] 。拉杆补偿法在滑枕上半侧安装一组 拉杆  ，由液压油缸提供拉力来补偿滑枕的挠度变形  ，能有效的补偿挠度误差  ，但 拉杆的偏心作用将会导致滑枕在轴向产生一定量的附加变形  ，而且拉杆拉力的确 定及精确加载问题都难确定[47_48] 。电液比例控制法应用电液比例阀和压力传感器 来控制活塞杆的压力和位移  ，取得了一定的补偿效果 。拉杆补偿法和电液比例控 制法都需要液压缸  ，都无法避免液压系统存在的缺点  ，如液压件漏油、补偿滞后、 油液升温等[49] 。
本课题中针对滑枕的挠度变形  ，利用基于UMAC的开放性数控系统进行挠度 补偿  ，该补偿方法不需要机械和控制辅助结构  ，补偿精度不受辅助结构的影响  ， 简单易行  ，且经济性好 。
4.2滑枕挠度变形分析
滑枕端面尺寸264mmX245mm,总长2540mm  ，Y轴方向行程1200mm 。材料 使用灰铸铁HT300  ，弹性模量E=150GPa  ，密度P=7300kg/m3  ，泊松比n=0.25 。
实体建模时  ，为提高有限元模型准确性  ，将螺纹孔、小凸台和倒角等结构忽 略不计 。对辅助系统等非主要的零部件（如光栅尺、拖链等）不进行有限元建模  ，将其视为远程质量施加在滑枕有限元模型上 。滑枕实体模型如图4.1所示 。滑枕、 主轴电机以及导轨的重力  ，则通过重力场施加在滑枕有限元模型上；加工过程中 的计算镗削力  ，通过远程载荷将其施加在主轴的内孔面与端面 。导轨与支撑部件 的接触面应用全固定  ，与驱动丝杠相接触的螺母内表面应用全固定约束 。其滑枕 模型施加的载荷与约束如图4.2所示 。
在SolidWorks simulation中以机床零点为起点  ，每隔100mm取点  ，进行仿真 。
通过仿真数据得出  ，滑枕在Y向和X向的变形量很小  ，在Z方向的变形量大  ，即挠度误差（Z方向的变形量）是影响镗轴精度的主要因素 。在Y方向行程1200mm处挠度变形如图4.3所示  ，滑枕各行程在Z向变形量如表4.1所示 。由表4.1可得  ，随着滑枕行程的增加  ，挠度误差呈非线性增加 。
表4.1滑枕各行程在Z向的变形量