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海天精工機床有限公司 海天精工博客

數控機床的“臺尾”部件分析

近年來,我國數控加工中心機床發展迅猛，整體設計水平不斷提高，然而數控車床的“臺尾”部件大部分依然沿用普通車床臺尾的結構摸式。傳統臺尾在數控機床中應用其工作性能已不能符合數控機床的精度要求，切削工作中發現;靠近臺尾支撐端的加工表面質量遠不如床頭端的表面質量好、有時會出現明顯的切切削震紋，工件兩端的加工質量產生明顯差異。這是傳統臺尾因補充普通車床的加工功能而造成的工作剛性缺陷所致。 在普通車床中、為了具備鉆、擴、餃的加工功能.臺尾芯軸設計需有較大的行程來滿足鉆孔、擴孔、較孔的工作進給，臺尾芯軸與臺尾體有較長的滑動配合面積、因深孔的直線度、圓度、錐度的精度加工難度大、配合間隙控制不能過小、芯軸與孔壁貼合率較差。在單端（閘塊）結構鎖緊的狀態下、臺尾的支撐剛度已大打折扣、在切削過程中臺尾芯軸六個自由度控制不良，產生震動、影響零件加工的表面質量，制造上為了保證心軸滑動的配合間隙。多以配做工藝完成、限制了零件的互換性裝配和生產效率、在臺尾僅作為工件支撐的單一功能的數控機床上，可以進行改進和優化

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FANUC i系列伺服 調整提高伺服控制的性能

為在加工中心機床上進一步提高定位精度、提高加工面和加工形狀精度，縮短加工時間.需要進行伺服調整。而FANUC的高速高精度加工也是相對而言的，沒有絕對的高速高精度，如果要提高精度(跟蹤誤差小)，在拐角或圓弧轉角處必須減速，這樣就不能達到高速的要求，但提高了速度，必然精度會降低(跟蹤誤差大)。所以如果要兩方面都要提高，必須使用特殊功能。FANUC為ai系列伺服電機提供了更加高速、高精度的HRV3控制方式。下面就HRV3控制原理和調試步驟簡單介紹: 為通過伺服調整提高伺服控制的性能，需要理解伺服調整的步驟，并且按照調整步驟分階段地進行調整。伺服控制采用下面的據圖所示的結構。 最靠近電機的伺服HRV電流控制擔負著按照高速速度控制輸出的指令運轉電機的作用，伺服HRV電流控制的性能支持高速速度控制的性能。此外，高速速度控制按照位置，控制輸出的速度指令對電機速度進行控制，要提高對作為吸終目標的位皿指令進行跟蹤，據要提高位，增益設定.為此，而要提高高速速度控制的性能.而要提高該性能，則鑄要提高伺服HRV電流控制的性能。也就是說.在為提離伺服控制性能的伺服調盛中.改善構成伺服控制基礎的伺服HRV電流控制是首先應該解決的項目.然后再解決離速邃度控制和位，控制。 通過進行何服HRV控制。即可提離電流環的響應.從而實現速度環和位皿環的高增益化.高增益 最靠近電機的伺服HRV電流控制擔負粉按照高速速度控制特出的指令運轉電機的作用.伺服HRV電流控制的性能支持高速速度控制的性能。此外，高速速度控制按照位置控制輸出的速度指令對電機速度進行控制，要提高對作為最終目標的位置指令進行跟蹤，需要提高位置增益設定，為此，需要提高高速速度控制的性能，而要提高該性能，則需要提高伺服HRV電流控制的性能。也就是說，在為提高伺服控制性能的伺服調整中，改善構成伺服控制基礎的伺服HRV電流控制是首先應該解決的項目，然后再解決高速度控制和位置控制。 通過進行伺服HRV控制，即可提離電流環的響應，從而實現速度環和位置環的高增益化。高增益化不僅可提高指令追蹤性能.提高控制外力干擾的性能，而且還有簡化象限突起補償等伺服功能調整的效果，可以使伺服調整更加簡單。

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空氣靜壓軸承的工作原理

氣體靜壓軸承是滑動軸承形式當中的一種，其結構和工作原理與液體滑動軸承類似，不同的是采用氣體(多為空氣)作為潤滑介質。當外部壓縮氣體通過節流器進入軸承間隙，就會在間隙中形成一層具有一定承載和剛度的潤滑氣膜，依靠該氣膜的潤滑支承作用將軸浮起在軸承中。對于氣體靜壓軸承，采用外壓供氣是其基本工作方式，節流器是其結構的關鍵，而主軸工作時因自重和載荷出現的偏心則建立起軸承相應的承載和剛度加工中心機制。以徑向供氣的靜壓氣浮軸承為例，徑向孔式靜壓氣體軸的氣流通道主要由節流孔和軸承徑向間隙兩部分組成，節流孔是使外部加壓氣體進入軸承間隙前，產生節流效果、并使之形成具有一定承載能力及剛度的穩定潤滑氣膜的一種裝置。而軸承徑向間隙則是通過改變徑向間隙，調整對氣流的阻抗以達到改變空氣流量，進而影響上游來流條件，改變節流孔出口壓力Pr，在軸承腔內建立起新的平衡。兩者的宏觀表現均是對流體產生阻抗，使來流壓力不斷降低，因此，有類似電學歐姆定律的規律。將圖4-1的氣浮軸承模型類比圖4-2的電阻模型。 壓縮空氣以供氣壓力只:由供氣通道經節流小孔進入氣腔，通過氣膜流出，當通道橫截面積減小時，氣流速度加快，剪切速率會增加，由于氣體的粘性，氣體的內摩擦會消耗其動能，經過節流小孔后氣體壓力值減小，即氣腔中壓力Pr，小于供氣壓力凡。同理由于氣膜厚度很小，空氣在氣膜中流動時的剪切速率很大，所以氣體由氣腔流經氣膜時，壓力會有再次損失，即環境壓力Po低于氣腔壓力Pr。我們將節流小孔和氣膜這些小截面通道對氣流的阻礙作用稱為阻抗，將節流小孔的阻抗記為Rg，記氣膜的阻抗為Rh。那么，空氣流動的過程與電流流經兩個串聯的電阻非常相似，其中，氣流對應于電流，阻抗對應于電阻，氣體壓力對應于電壓。未通壓縮空氣前，由于滑動件的自重與載荷的作用:支承件與滑動件相互貼合:氣膜厚度h為零。此時氣膜的阻抗Rh趨于無窮大，氣腔壓力只，趨近于供氣壓力Ps;當供氣壓力與氣腔面積之乘積值超過載荷F時，滑動件浮起，氣膜形成，氣腔壓力只，低于供氣壓力凡滑動件在氣膜壓力的支承下達到平衡。當外載荷F增大時，氣膜厚度減小，氣膜阻抗值R蹭大。根據圖4-2，氣膜上的壓幟，會因此增加，支承力增加，以平衡增大的外載荷。反之，「減小，h增大，R*減小，只減小，從而支承力減小，這樣可以和減小的外載荷平衡。以上就是靜壓潤滑的基本原理。其原理圖如圖4-3,如果把多個圖4-1這樣的結構均布在環形圓周上，支承件換成軸，就形成了空氣靜壓軸承結構，其示意圖如4-4所示。

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放射加工在橢圓蓋板加工中的編程應用

在某些包含公式曲線、二次曲線的外形輪廓加工中心，只要能夠建立起合理的運算關系，利用宏程序編出其精加工的輪廓是輕而易舉的，然而面對切除大量材料的粗加工，稍顯困難.如果能夠運用放射加工的編程思路，在其精加工的基礎之上，增加一個固定的點，每次走二次曲線的輪廓后，回到固定的這個點上，從而實現放射加工，達到切除余量的目的。以下圖中橢圓槽為例.編程如下: 分析: 走刀路線:O-A-O即可形成放射加工控制A點走橢圓軌跡.刀具路徑如圖所示。 其粗加工的程序如下: 01(粗加工，用12立銑刀，留1mm的精加工余量，故D01=6+1) N10 G54G90G40GOOXOYOM03S1000; N20 Z10.; N30 G01 ZOF100M08; N40 Z-5.0; N50 #1=0;(角度的初始值為0度) N60 #2=2(角度的增量) N70 #3=40;(橢圓長半軸賦值等于40) N80 #4=25;(橢圓短半軸賦值等于25) N90 WHILE[#1 LE 360] DO 1: N100 #5=#3*COS[#1]:(A點的x坐標值) N110 #6=#4*SIN[#1]; (A點的Y坐標值) N120 G01 G41 X#5Y#6 D01;(插補走橢圓) N130 G40G01X0.Y0.;(回原點，形成放射狀加工路線) N140 #1=#1+#2;(循環計數) N150 END1;N160 G01Z10M09;N170 GOZ200.0;N180 M05;N190 M30;而其精加工的程序如下:02(精加工)(D02=6.0)N10 G54G90G40GOOXOYOM03S1000;N20 Z10.;N30 G01ZOF100M08;N40 Z-5.0;N50 #1=0;(角度的初始值為0度)N55 #2=2;(角度的增最)N60 #3=40;(長半軸賦值40)N70 #4=25;(短半軸賦值25)N80 WHILE[#1 LE 360] DO 1:N90 #5=#3*COS[#1];N100 #6=#4*SIN[#1];N110 G01 G41 X#5Y#6 D02;(插補走橢圓軌跡)N120 #1=#1+#2; N130 END1; N140 G40GO1XOYO; N150 Z1OM09; N160 GOZ200.0; N170 M05; N180 M30; 以上手工編程應用僅是放射加工的一部分應用，在實際應用中發現，在同一平面內的內外輪廓加工中應用放射加工的方法可在粗加工中有一定的優勢，可以有效地去除余最，在精加工中心有它獨到的優勢，實際上，對于各種特殊的零件，如果能準確分析其特點，合理地建立起其空間模型，運用宏程序進行手工編程有極大的優勢，用宏程序編寫的程序和自動編程所得到的加工程序相比，其程序非常簡潔，邏輯嚴密，通用性強，具有極好的易讀性和易修改性，并且在機床加工執行此類程序時，較執行CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應更迅速，具有一定的優勢。

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如何找出機床震動的震源

研究加工中心機床振動時我們采用振動頻譜分析儀測試分析7700 Pulse數據采集分析系統):在空轉和受力狀態下測試結果如圖: 分析二 1、分析機床振動數據可知，******振幅有的都接近4um，床身沿z方向的振幅在很多情況下竟然比刀架、滑板處的還要大，空轉時的測量結果也是如此。這有可能是機床墊鐵沒有起到約束的作用，或者是床身本身結構沿z方向就是主要的薄弱環節。 2、空轉時振動幅值及頻率的測量結果進行分析可知，5個測量位置各方向的峰值頻率基本是同一個頻率成分，它們基本上與主軸的回轉頻率成倍數關系，如16 Hz是100/60=1.67Hz的10倍頻，，13Hz是250/60=4.1 7Hz的3倍頻，這說明空轉時的主要振動是由于旋轉部件的回轉不平衡造成的，包括電機轉子的回轉不平衡，主軸和輪毅工件的回轉不平衡，皮帶輪的回轉不平衡等。 再對立車切削時振動幅值及頻率的測量結果進行分析可以發現，切削時上述幾個位置的峰值頻率也基本相同，所以，可以得出立式加工中心機床振動的主要原因是由于機內振源造成的，屬于受迫振動，振動主要原因不是切削顫振或自激振動，因為引起自激振動的原因與切削量、切削速度、刀具幾何參數(主偏角等方向)有關它的頻率接近機床某一部件的固有頻率。 通過機床空運轉和切削狀態下比較說明加工中心機床在空運運轉狀態下主要是由不平衡量引起的振動，主軸運轉的頻率與相關零件或部件產生了諧振現象。經分析:主軸套筒與底座的配合間隙為0.09-0.15mm，為端面定位式結構，在皮帶的交變應力作用下產生擺動，這是產生振動的原因之一;主軸軸承預緊量小，造成剛性差，在切削力的作用下產生較大幅度的變形，這是造成振動現象的原因之一;橫滑板(如圖)安裝直線導軌連接部存在剛性較弱，受力后變形較大，產生振動的又一因素。經對幾個環節的改進后，振動現象得到解決。 振動理論的研究是一項復雜的工程，在實際應用中建立振動模型和受力模式與實際有一定的差距，可以近似的反映出振動的性質和實質，從而確定出具體的問題，將問題點通過理論分析在結構、制造等環節加以解決。 解決振動的方法還有很多，比如錘擊法、幅值測試法等，由于振動的動力源與某個零件或部件的固有頻率息息相關，又與剛性有關，反映出的表象與引起的動力源感官上不直觀，給問題的解決帶來困難。無論采取上述哪種方法，建立準確的模型，結合系統剛性及頻譜分析是可以準確找出振源。

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機床床鞍上、下導軌平行度超差解決方案

床鞍在機床中作為主要部件.床鞍的上、下導軌平行度要求比較高，一般在0.01-0.015mm。但在現場一般加工后在0.03-0.05mm左右。很多種類的床鞍均產生該種情況，床鞍平行度主要在導軌磨上保證，我廠加工床鞍類零件主要應用四米瓦德。故針對導軌磨床加工中心床鞍進行加工方案的制定和過程跟蹤，改善加工過程，提高床鞍導軌精度。 在加工床鞍的過程中，我們分析了以下原因造成床鞍上、下導軌平行度超差，并制定了解決方案: 1.四米導磨磨削床鞍工件在超差狀態下.操作者需要補償誤差，每批工件加工前都需要自磨墊鐵和小型加工中心工作臺以保證基準的準確，由于橫梁不穩定，自磨完畢后不可移動橫梁。 2.若床鞍上面兩導軌皆有其中一條單面傾抖，瓦德八米存在同樣現象，如果用手動砂輪修整器修裁砂輪，手動修裁無法正時砂輪旋轉中心，修裁精度不穩定，對加工工件有一定影響，應修復機床自帶砂輪修整器。3.在精加工前需要進行應力釋放，增加自然時效，提高工件的加工穩定性。 4.對于加工中心設備的分析。設備老化易造成超差，四米導磨移動橫梁時機床精度有影響，調整原定校正橫梁，調整過程中橫梁移動，返回原位置再次打表準備按偏差調整，看是否滿足加工要求。由于設備老化，磨損及間隙原因，也會造成該現象。如出現此種問題應調整設備從而消除工件抬頭現象。 5.工序方面解決床鞍上下導軌超差的手段，要在半精加工時嚴格執行工藝留量及形位公差要求，以提高導磨工序的基準精度。6.上導軌兩面不等高主要在翻轉砂輪后加工出現，八米磨削后工件不存在該現象。調整設備可以修正此問題，如果修復不了，工件需要打表修正誤差磨削。

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GLD系列大扭矩龍門加工中心 產品發布

高剛性、高效、大型立式加工中心升級產品結構特點:1、高精高剛性結構:機床門型與工作臺全支撐。2、首創高剛方形滑枕專利技術。3、首創節能增扭專利技術。創新點:1、開發龍門機床大扭矩主軸箱專利技術。2、開發黑色金屬加工專用技術。應用范圍:1、黑色金屬大型零件高精高效率加工。2、黑色金屬節能環保加工，節能15%以上。有益效果:1、生產效率提高30%以上。2、為黑色金屬加工提供高效、節能、環保成套技術。

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GLB系列多主軸復合龍門 產品發布

多主軸、高效結構特點:1、龍門橫梁上具有2個以上的滑鞍、滑枕、主軸。2、多主軸分別能獨立完成左右、上下移動。創新點:1、多主軸復合是國際機床新潮流。2、雙滑鞍、雙滑枕、雙主軸龍門適用性更廣泛。應用范圍:1、工作臺上可以安裝2只工件同時高效加工。2、適用于鞋模、瓶模等工件高效、精密加工。有益效果:1、多主軸高效，生產效率翻番。2、多主軸節省投資、場地、人員，省心省錢。

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VE系列多主軸立式加工中心 產品發布

多主軸、高效 結構特點: 1、加工中心配前后排列的雙主軸，工件前后排列夾具，配雙主軸數控分渡頭.2、加工中心配左右排列的雙主軸，工件左右排列夾具。創新點:1、雙主軸立式加工中心與數控R銑床以最省的投資實現高效加工。2、適用常見的工件前后排夾具與左右排或多道工序高效加工兩排零件，應用范圍廣。應用范圍:1、多主軸同時加工多排零件。2、同時加工裝夾在雙主軸分渡頭上2只工件.3、謹銑床配左右排列的雙主軸適用于同時加工2只零件。有益效果:1、多主軸高效，生產效率翻番。2、多主軸高效，節省投資、場地、人員，省心省錢。

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GAB系列立臥復合龍門加工中心 產品發布

多主軸復合、立式與臥式復合結構特點:1、在橫梁與立柱上，安裝有兩個以上的主軸配置。2、立柱可安裝側銑頭或臥式主軸裝置。3、主軸裝置可選擇:高速、高精、低速主軸裝置。4、主軸裝置可以選擇激光檢測、激光淬火等附加裝置。創新點:1、多主軸、多工位復合機床是國際機床技術新潮流。2、立臥復合龍門能降低工件多次裝置的定位誤差，提高精度.3、復合技術包括:主軸的立式復合、立臥復合、附加功能復合。應用范圍:1、中大型零件的頂面，側面高效加工。2、加側銑頭的小龍門應用面廣，性價比高。3、中大型零件復合激光控制、激光淬火等工序。有益效果:1、多主軸多工位加工，生產效率翻番.2、工件一次裝夾，完成多工序加工，精度好。

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