一种提高精密数控机床加工精度的方法

摘要

提供一种提高精密数控机床加工精度的方法，通过合理的机械布局使直线轴运动部件的质心、直线导轨及丝杠中心基本位于同一平面上，保证运动拖板处于最佳受力状态，消除运动过程中产生的颠覆力矩，使直线轴的机械刚性大幅度提高，运动精度得以保证，实现从机械结构优化的角度提高机床加工精度。此外，参加修整的直线轴采用此种结构，也能提高砂轮的修整精度，进而减小加工误差，进一步提高加工精度。本发明只需改变直线导轨、滚珠丝杠的安装位置即可，整体装配工艺性良好，不会增加装配难度。

说明书

技术领域

本发明属数控机床制造技术领域，具体涉及一种提高精密数控机床加工精度的方法。

背景技术

随着高端装备制造业的快速发展，高精度的精密数控机床需求日益增大，进而对数控机床伺服轴的运动精度和定位精度提出了更高的要求。对于数控直线轴而言，导轨、丝杆的制造精度、安装精度以及合理的机械结构布置方式等是影响直线轴运动精度的重要因素。传统的直线轴设计是根据机床的机械结构和外形尺寸限制等因素确定导轨、丝杆的布置形式，运动轴的精度完全取决于导轨、丝杠的制造精度、安装精度以及床身等承载件的加工精度，未考虑到合理的机械布局对运动误差的降低有着至关重要的作用，在运动过程中运动部件会产生较大的颠覆力矩，且结构刚性差，导致机床的精度稳定性差，工件加工精度不高，很难实现高精度、高效率加工。目前，在精密的数控机床设计中，直线轴驱动方案开始越来越多采用质心驱动的思想，在很大程度上克服了拖板、立柱等运动部件在运动过程机械刚性差的缺点，提高了机床的工件加工精度，但此种方案中，机床的支撑导轨无法做到零摩擦，拖板在运动过程中，由于摩擦力的存在，仍然存在较大颠覆力矩，机床的精度和稳定性较差，导致工件的加工精度降低。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种提高精密数控机床加工精度的方法，合理的机械布局使直线轴运动部件的质心、直线导轨及丝杠中心基本位于同一平面上，保证运动拖板处于最佳受力状态，消除运动过程中产生的颠覆力矩，使直线轴的机械刚性大幅度提高，运动精度得以保证，实现从机械结构优化的角度提高机床加工精度。此外，参加修整的直线轴采用此种结构，也能提高砂轮的修整精度，进而减小加工误差，进一步提高加工精度。

本发明采用的技术方案：一种提高精密数控机床加工精度的方法，具有直线导轨、运动部件及丝杠，直线导轨安装在床身的导轨结合面上，丝杠安装在运动部件上，运动部件位于直线导轨上，丝杠驱动运动部件沿直线导轨直线运动，所述直线导轨的轨顶平面、运动部件的质心轴线及丝杠的中心轴线处于同一平面上。

所述直线导轨水平安装在床身的导轨结合面上，丝杠水平安装在运动部件上。

所述直线导轨垂直安装在床身的导轨结合面上，丝杠垂直安装在运动部件上。

所述运动部件上固定有拖板，且拖板位于直线导轨上。

所述运动部件的质心轴线与丝杠的中心轴线基本重合。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、直线轴运动精度大大提高。本发明只需改变直线导轨、滚珠丝杠的安装位置，使直线轴运动部件的质心与直线导轨及丝杠中心基本位于同一平面上，保证运动拖板处于最佳受力状态，消除运动过程中产生的颠覆力矩，避免运动过程中由于“头重脚轻”引起的“磕头”现象，进而提高运动部件的稳定性和运动精度，使直线轴的机械刚性大幅度提高，进而使直线轴的运动精度大幅度提高，实现从机械结构优化的角度提高机床加工精度。

2、修整精度大大提高。砂轮的修整精度取决于修整时参与插补的两个直线轴的运动精度。参加修整的直线轴采用此种结构，也能提高砂轮的修整精度，进而减小加工误差，进一步提高加工精度。

3、成本低。只需改变直线导轨、滚珠丝杠的安装位置即可，整体装配工艺性良好，不会增加装配难度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1、2描述本发明的第一种实施例。

一种提高精密数控机床加工精度的方法，具有直线导轨1、运动部件2及滚珠丝杠3，直线导轨1水平安装在床身5上端的导轨结合面上，滚珠丝杠3水平安装在运动部件2上，运动部件2的下端固定有拖板4，并使拖板4位于直线导轨1上，滚珠丝杠3驱动运动部件2沿直线导轨1直线运动。为了克服精密数控机床直线轴在运动过程中存在较大的颠覆力矩的问题，所述直线导轨1的轨顶平面6、运动部件2的质心轴线7及水平丝杠3的中心轴线8基本位于同一水平面上，且运动部件2的质心轴线7与水平丝杠3的中心轴线8基本重合。以保证运动部件5工作过程中始终处于最佳受力状态，减小甚至消除运动过程中的颠覆力矩，避免运动过程中由于“头重脚轻”引起的“磕头”现象，进而提高运动部件的稳定性和运动精度，使得直线轴的机械刚性大幅度提高，运动精度得以保证，实现从机械结构优化的角度提高机床加工精度。此外，参加修整的直线轴采用此种结构，也能提高砂轮的修整精度，进而减小加工误差，进一步提高加工精度。

本发明应用在高精度的数控磨床设计中，其运动部件2为精密拉刀数控成形磨床的立柱，立柱沿床身5前后运动，磨具9沿立柱上下运动。如果按照传统的直线轴布置方式，由于立柱较高且磨具部分拖板质量大，立柱在前后运动过程中存在较大颠覆力矩，影响机床磨削精度。本发明将直线导轨1的轨顶平面6、运动部件2的质心轴线7及滚珠丝杠3的中心轴线8设计在同一水平面上，并使运动部件2的质心轴线7与滚珠丝杠3的中心轴线8基本重合，立柱在运动过程中平稳性得到很大提升，消除了“头重脚轻”的情况，进而提高了工件的磨削精度。

也可将所述直线导轨1垂直安装在床身5的导轨结合面上，丝杠3垂直安装在运动部件2上构成本发明的第二种实施例。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。