潘世禄 赵国波

(航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数字化制造中心/数控加工厂, 四川 成都 610091)

在零件加工中，设备运转产生的热量及环境温度的变化都会对加工精度产生影响，热变形误差占制造误差的40%～70%[1]。零件加工精度越高，对设备热变形的要求也越严苛。高速机械主轴多运用于高速重载加工设备，以加工铸铁、钢、合金材料等难加工材料为主，特别是5轴以上设备，结构及内部传动更加复杂。为减少设备热变形对精度的影响，目前机床厂家采取了很多减少热变形的方法，如加工前预热、床身或传动链增加水冷机构、主轴后轴承采用液压浮动结构等，但单方面机械结构优化对热误差的改进空间较小，面对工艺工序复杂的合金零件加工时，仍无法满足高精加工需求，而各种系统外加补偿功能模块多针对某种结构开发，通用性较差。西门子840D数控系统提供的热误差补偿功能，可实现对机床热变形的综合补偿，分为位置相关温度补偿及位置无关温度补偿两种：位置相关温度补偿需设置位置原点，以不同温度时的误差系数，对当前位置的误差量进行计算补偿；位置无关补偿是以不同温度下的补偿值进行补偿，与位置无关[2]。

为了适应更复杂的加工工况，更好解决高速机械主轴热变形问题，本文以卧式高速加工中心为研究对象，采集主轴发热源引起的热变形情况，建立误差模型，提出了西门子840D同步功能及热误差补偿功能相结合的方法，最终实现实时主轴热变形补偿。……