長床身對接調(diào)平方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種長床身對接調(diào)平方法，首先，利用ANSYS軟件分析床身在實(shí)際工況條件下的床身導(dǎo)軌變形量，作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償；然后，按傳統(tǒng)工藝對床身進(jìn)行初步調(diào)平后，測量測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差，并繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線；最后，結(jié)合導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償、導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線，繪制導(dǎo)軌理論誤差曲線，并參照導(dǎo)軌理論誤差曲線對床身進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明將有限元理論應(yīng)用到床身對接工藝中，實(shí)現(xiàn)了對床身實(shí)際復(fù)雜工況的模擬，考慮了機(jī)床在工作狀態(tài)下因負(fù)荷造成的變形量，將有限元模擬分析與傳統(tǒng)調(diào)平工藝相結(jié)合，使得實(shí)際工作中的機(jī)床導(dǎo)軌具有更精確的直線度，提高了機(jī)床加工精度。
【專利說明】長床身對接調(diào)平方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，尤其是一種長床身對接調(diào)平方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)床特別是重型機(jī)床，其床身太長無法一次鑄造成型，多采用床身接長技術(shù)，即將多組床身對接形成所需床身，在床身的對接過程中，導(dǎo)軌的精度將極大程度地影響到機(jī)床正常工作時的加工精度，因此床身調(diào)平工藝是提高床身對接精度的關(guān)鍵。此外，近年來，有限元分析技術(shù)在機(jī)床行業(yè)得到了普遍應(yīng)用，可用于對機(jī)床實(shí)際工況下的靜態(tài)或動態(tài)仿真，借以優(yōu)化機(jī)床性能。
[0003]在傳統(tǒng)工藝中，長床身導(dǎo)軌調(diào)平階段應(yīng)盡可能提高各導(dǎo)軌面垂直度平行度等精度，尤其對于導(dǎo)軌的直線度，需要保證低于2mm/1000mm的同時,盡量接近于Omm/lOOOmm。其缺點(diǎn)在于:在床身導(dǎo)軌調(diào)平階段，床身為零載荷，雖然此時導(dǎo)軌調(diào)平，但在實(shí)際工況中，床身受機(jī)床各部件如中心架、尾座等部件自身載荷以及工件自重和切削力的影響，導(dǎo)軌表面直線度發(fā)生變化從而導(dǎo)致機(jī)床實(shí)際加工精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種將有限元分析技術(shù)與床身調(diào)平工藝結(jié)合應(yīng)用、提高長床身對接調(diào)平精度的調(diào)平方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]長床身對接調(diào)平方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]( I)利用ANSYS軟件分析床身在實(shí)際工況條件下的床身導(dǎo)軌變形量，作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償；
[0008](2)按傳統(tǒng)工藝對床身進(jìn)行初步調(diào)平后，測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差，并繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線；
[0009](3)結(jié)合導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償、導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線，繪制導(dǎo)軌理論誤差曲線，并參照導(dǎo)軌理論誤差曲線對床身進(jìn)行調(diào)整。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟(I)包括以下具體步驟:
[0011](1.1)利用能夠與ANSYS軟件對接的繪圖軟件建立床身的三維模型；
[0012](1.2)將床身的三維模型導(dǎo)入ANSYS軟件中，設(shè)置材料參數(shù)，劃分網(wǎng)格，模擬實(shí)際工況對床身施加中心架、尾座、工件的載荷及約束，進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析；
[0013](1.3)根據(jù)有限元靜力學(xué)分析得到導(dǎo)軌形變量、并記錄作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(2)包括以下具體步驟:
[0015](2.1)將床身對接，通過調(diào)整地腳螺釘和墊鐵初步調(diào)平床身；
[0016](2.2)采用節(jié)距法測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差；
[0017](2.3)將測得的床身導(dǎo)軌的直線度誤差繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(1.1)中采用Auto CAD、UG或PRO/E軟件繪制機(jī)床的三維模型。[0019]本發(fā)明所述的長床身對接調(diào)平方法，將有限元理論應(yīng)用到床身對接工藝中，實(shí)現(xiàn)了對床身實(shí)際復(fù)雜工況的模擬，借鑒傳統(tǒng)工藝對床身進(jìn)行初步調(diào)平而得到的誤差曲線，得到了更為精確的誤差曲線，可作為最終調(diào)平的參考。將有限元模擬分析與傳統(tǒng)調(diào)平工藝相結(jié)合，消除了機(jī)床在工作狀態(tài)下因負(fù)荷造成的變形量對加工精度的影響，使得實(shí)際工作中的機(jī)床導(dǎo)軌具有更精確的直線度，提高了機(jī)床加工精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述長床身對接調(diào)平方法的流程圖。
[0021]圖2為節(jié)距法測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差的裝置。
[0022]附圖標(biāo)記說明如下:
[0023]1-框式水平儀；2_測量用橋板；3_床身導(dǎo)軌。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0025]本發(fā)明考慮了機(jī)床在工作狀態(tài)下因負(fù)荷造成的變形量對加工精度的影響，所述長床身對接調(diào)平方法，將有限元模擬分析與傳統(tǒng)調(diào)平工藝相結(jié)合，使得實(shí)際工作中的機(jī)床導(dǎo)軌具有更精確的直線度，提高了機(jī)床加工精度。包括如下步驟:
[0026](I)利用ANSYS軟件分析床身在實(shí)際工況條件下的床身導(dǎo)軌變形量，作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償；
[0027](2)按傳統(tǒng)工藝對床身進(jìn)行初步調(diào)平后，測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差，并繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線；
[0028](3)結(jié)合導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償、導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線，繪制導(dǎo)軌理論誤差曲線，并參照導(dǎo)軌理論誤差曲線對床身進(jìn)行調(diào)整。對床身進(jìn)行模擬分析，得到實(shí)際工況下的變形；對床身進(jìn)行實(shí)際初步調(diào)平，得到初始導(dǎo)軌誤差曲線；將導(dǎo)軌誤差預(yù)補(bǔ)償與誤差曲線相結(jié)合得到導(dǎo)軌理論誤差曲線，據(jù)此調(diào)平床身。
[0029]具體的，如圖1所示，首先，利用能夠與ANSYS軟件對接的繪圖軟件建立床身的三維模型，例如Auto CAD、UG、PR0/E等。為了簡化工作流程，此處繪制的三維模型為只包含床身外形結(jié)構(gòu)和筋板布局的簡化模型；該簡化模型中應(yīng)不包括油孔、倒圓、小的凸臺等細(xì)微結(jié)構(gòu)。將床身的三維模型導(dǎo)入ANSYS軟件中，根據(jù)機(jī)床的材質(zhì)設(shè)定彈性模量、泊松比、密度等材料參數(shù)，在ANSYS軟件中對三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，依據(jù)機(jī)床床身在實(shí)際工況中的狀況，對地腳螺栓固定處施加固定約束，對底面施加邊界條件，根據(jù)機(jī)床各部分包括床頭箱、中心架、尾座以及欲加工工件對床身的載荷作用，設(shè)定載荷約束條件；進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出在負(fù)荷狀態(tài)下床身的變形量，作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償。
[0030]其次，將床身對接，通過調(diào)整地腳螺釘和墊鐵初步調(diào)平床身，采用節(jié)距法測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差。具體地，將框式水平儀I置于測量用橋板2上，使橋板在對接完的長床身導(dǎo)軌3上滑動，如圖2所示。保持所述橋板2每次滑動距離等于所述橋板2的節(jié)距，記錄從頭至尾多次移動過程中所述橋板2上方的框式水平儀I的讀數(shù)；將所記錄的框式水平儀I的讀數(shù)繪制成曲線，連接第一點(diǎn)和最后一點(diǎn)，并將此連線作為基準(zhǔn)線，計(jì)算各點(diǎn)水平儀讀數(shù)與該基準(zhǔn)線縱坐標(biāo)方向上的差值記作M，將水平儀分度值X橋板節(jié)距作為常數(shù)K，計(jì)算任意點(diǎn)A的誤差為:MXK。將所得任意點(diǎn)A的誤差值繪制成曲線，即為初步調(diào)平后床身導(dǎo)軌的導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線。
[0031]最后，將導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償值添加至導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線中，重新繪制導(dǎo)軌理論誤差曲線。依照所述導(dǎo)軌理論誤差曲線圖，微調(diào)地腳螺釘及墊鐵等結(jié)構(gòu)，使床身導(dǎo)軌精度按照曲線圖改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)長床身最終精確調(diào)平。
[0032]所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.長床身對接調(diào)平方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)利用ANSYS軟件分析床身在實(shí)際工況條件下的床身導(dǎo)軌變形量，作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償； (2)按傳統(tǒng)工藝對床身進(jìn)行初步調(diào)平后，測量測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差，并繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線； (3)結(jié)合導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償、導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線，繪制導(dǎo)軌理論誤差曲線，并參照導(dǎo)軌理論誤差曲線對床身進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長床身對接調(diào)平方法，其特征在于，所述步驟(I)包括以下具體步驟: (1.1)利用能夠與ANSYS軟件對接的繪圖軟件建立床身的三維模型； (1.2)將床身的三維模型導(dǎo)入ANSYS軟件中，設(shè)置材料，劃分網(wǎng)格，模擬實(shí)際工況對床身施加中心架、尾座、工件的載荷及約束，進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析； (1.3)根據(jù)有限元靜力學(xué)分析得到導(dǎo)軌形變量、并記錄作為導(dǎo)軌精度預(yù)補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長床身對接調(diào)平方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下具體步驟: (2.1)將床身對接，通過調(diào)整地腳螺釘和墊鐵初步調(diào)平床身； (2.2)采用節(jié)距法測量床身導(dǎo)軌的直線度誤差； (2.3)將測得的床身導(dǎo)軌的直線度誤差繪制成導(dǎo)軌實(shí)際誤差曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長床身對接調(diào)平方法，其特征在于，所述步驟(1.1)中采用Auto CAD、UG或PR0/E軟件繪制機(jī)床的三維模型。
【文檔編號】G06F17/50GK103810349SQ201410073777
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】顧寄南, 李美軒, 張建紅, 尹青, 楊志敏, 魯美成, 黃庭梅 申請人:江蘇齊航數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司, 江蘇大學(xué)