一种超长、超大型高精度立柱的加工方法.pdf

本发明涉及一种超长、超大型高精度立柱的加工步骤和方法。首先检测出机床各环节的静态及动态反向间隙，其次以此数据为基础，编制插补点轨迹运算法则，然后留余量对立柱各导轨面进行加工，随后对导轨精度进行检测，并根据检测数据绘制曲线图，进而根据立柱的长度，确定插值密度和插值点位置，并根据检测的曲线图确定各段插补数值，接着按消除了反向间隙的插补点运算法则计算插补点坐标，并进行修正计算，最后按插值点编制精加工程序。本发明在加工过程中对反向间隙进行了有效的补偿，实现对刀具轨迹的精确控制，提高了超长、超大型立柱的加工精度，减少了所需的插补加工的次数，提高了加工精度稳定性，大幅提高了加工效率。

权利要求书
1.  一种超长、超大型高精度立柱的加工方法，其采用的步骤是：
1）检测出机床各环节的静态及动态反向间隙；
2）以检测的实际数据为基础，编制插补点轨迹运算法则；
3）在非插补模式下，利用机床自身的精度，对立柱各导轨面进行留余量 的加工，保证零件表面粗糙度至Ra3.2以上；
4）临床检测加工立柱的导轨面精度，并根据检测数据绘制曲线图；
5）根据边界条件，确定插值密度和插值点位置，按消除了反向间隙的插 补点运算法则计算插补点坐标；
6）对插补点数值进行滞后量的修正叠加运算；
7）根据最终的插补数值编制精加工程序；
8）按数控插补程序进行立柱各导轨面的精密加工。

2.  按照权利要求1所说的方法，其特征在于，所说的留余量加工是指对 立柱进行粗加工、半精加工。

3.  按照权利要求1所说的方法，其特征在于，所说的临床检测加工立柱 导轨面的形位精度，是指对立柱导轨直线度、平行度的检测。

4.  按照权利要求1所说的方法，其特征在于，所说的临床检测是采用自 准直仪对立柱导轨精度进行检测。

5.  按照权利要求1所说的方法，其特征在于，所说的边界条件是指，刀 具直径、立柱导轨长度、宽度。

6.  按照权利要求1所说的方法，其特征在于，所说的对插补点数值进行 滞后量的修正叠加运算，是使用EXCEL软件进行辅助计算的。

说明书一种超长、超大型高精度立柱的加工方法
技术领域
本发明涉及一种超长、超大型高精度立柱的加工步骤和方法，可应用于 各重型机床、重型装备制造厂家，尤其适用于采用精度较低的数控机床加工 较高精度的大型立柱类零件。
背景技术
现有的超长、超大型立柱，由于其尺寸规格较大，精度要求较高，因此， 只有采取重型龙门镗铣床进行铣削加工，但重型龙门镗铣床的精度一般难以 直接保证超长、超大型立柱的精度要求。针对此问题，现有技术中对超长、 超大型立柱的加工工艺方法主要有以下两种：
一种是通过调整垫铁，微调不同位置的高度，从而达到调整形位精度的 目的，但由于各调整点之间存在相互影响，因此质量不稳定，可控性较差， 主要应用于非数控机床，随着数控机床的普及，此种方法的应用逐步减少。
另一种是通过“加工——检测——根据检测结果进行插补”多次重复该 过程，直至达到图纸要求。但是由于机床各运动环节的静态及动态反向间隙 对插补均有较大的影响，因此，加工精度的提升较为的有限。但若将此因素 考虑在内，则由于这些因素在运动方向变化时，存在超前及滞后现象，从而 导致插补点的数值计算相当繁杂，因此目前的插补加工方法无法满足超长、 超大型高精度立柱的加工要求。
由于上述原因，目前，超长、超大型立柱的加工普遍存在加工精度低， 效率低下等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种超长、超大型 立柱的加工方法，以解决此类立柱现有加工工艺方法存在的加工精度低下， 质量不稳定、效率低的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案其步骤和方法是：
1）检测出机床各环节的静态及动态反向间隙；
2）以检测的实际数据为基础，编制插补点轨迹运算法则；
3）在非插补模式下，利用机床自身的精度，对立柱各导轨面进行留余量 的加工，保证零件表面粗糙度至Ra3.2以上；
4）临床检测机床导轨精度，并根据检测数据绘制曲线图；
5）根据刀具直径、立柱的长度、宽度等边界条件，确定插值密度和插值 点位置，按消除了反向间隙的插补点运算法则计算插补点坐标；
6）为了提高计算插补点的速度及准确度，采用EXCEL软件来辅助计算， 对插补点数值进行滞后量的修正叠加运算；
7）根据最终的插补数值编制精加工程序；
8）按数控插补程序进行立柱各导轨面的精密加工。
利用本发明所说的超长、超大型高精度立柱的加工工艺步骤，对机床加 工过程中的反向间隙进行了有效的补偿，通过编制插补点轨迹，使其根据运 动的方向、趋势，提前对各插值点数据进行叠加补偿；在粗加工和半精加工 的基础上，对导轨精度进行再次检测，并根据检测数据绘制曲线图，根据刀 具直径、立柱导轨长度、宽度等边界条件，确定插值密度和插值点位置，并 按插值点编制精加工程序，实现加工过程中对刀具轨迹的精确控制，消除轨 迹滞后于位置的现象，达到精确控制加工轨迹的目的。
通过与现有技术对比可以得到，本发明所采用的加工方法对机床加工过 程中的反向间隙进行了有效的补偿，实现加工过程中对刀具轨迹的精确控制， 进一步提高了超长、超大型立柱的加工精度，同时也减少了所需的插补加工 的次数，提高了加工方法的精度稳定性，大幅提高了加工效率。请参见图1 与图2中的对比。
附图说明
图1为原有的数控插补加工方法的原理和精度示意图；
图2为现在的数控插补加工方法的原理和精度示意图；
图3为本发明的加工步骤方法。
具体实施方式
图1为现有技术中的数控插补加工方法的原理和精度；图1a）为未插补 轨迹，图1b）为修正轮廓所需的理论轨迹，图1c）为未消除反向间隙的插补 轨迹，图1d）为轨迹叠加；图1e）为未消除反向间隙的插补加工轨迹，图 1c）中的“a”为未消除反向间隙的滞后量。
图2为本发明的数控插补加工方法的原理和精度；图2a）为未插补轨迹， 图2b）为修正轮廓所需的理论轨迹，图2c）为未消除反向间隙的插补轨迹， 图2d）为轨迹叠加；图2e）为消除反向间隙的插补加工轨迹，图2c）中的 “b”为消除了反向间隙的滞后量。
图3为本发明所说的超长、超大型立柱的加工工艺步骤和方法，具体说 明如下：
1）首先，在质检部门配合下，检测出机床各环节的静态及动态反向间隙。
2）以检测的实际数据为基础，编制消除了反向间隙的插补点运算法则， 使其能根据运动的方向趋势，提前对各插值点数据进行叠加补偿，以达到精 确控制加工轨迹的目的。
3）加工时，在非插补模式下，使用机床本身的精度对立柱进行粗加工、 半精加工，留精加工余量，保证零件表面粗糙度至Ra3.2，便于检测形位公 差。
4）质检人员临床检测机床导轨面的形位精度，（可以借助和采用自准直 仪对导轨精度进行检测），检测内容为直线度、平行度等，并绘制检测曲线图。
5）数控编程人员根据刀具直径、立柱导轨长度、宽度等因素对精度曲线 图进行量子化，选择合适的插补点数及确定插补点的位置。根据检测的曲线 图确定各段插补数值，最后按消除了反向间隙的插补点运算法则计算插补点 坐标。
6）根据前面编制好的消除了反向间隙的插补点运算法则，使用EXCEL 软件进行辅助计算，以便能快速、准确的进行插补点滞后量的修正叠加运算。
7）根据最终的插补数值进行数控编程。
8）按数控插补程序进行立柱各导轨面的精密加工。