CN103810349A - 长床身对接调平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种长床身对接调平方法，首先，利用ANSYS软件分析床身在实际工况条件下的床身导轨变形量，作为导轨精度预补偿；然后，按传统工艺对床身进行初步调平后，测量测量床身导轨的直线度误差，并绘制成导轨实际误差曲线；最后，结合导轨精度预补偿、导轨实际误差曲线，绘制导轨理论误差曲线，并参照导轨理论误差曲线对床身进行调整。本发明将有限元理论应用到床身对接工艺中，实现了对床身实际复杂工况的模拟，考虑了机床在工作状态下因负荷造成的变形量，将有限元模拟分析与传统调平工艺相结合，使得实际工作中的机床导轨具有更精确的直线度，提高了机床加工精度。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其是一种长床身对接调平方法。
背景技术
机床特别是重型机床，其床身太长无法一次铸造成型，多采用床身接长技术，即将多组床身对接形成所需床身，在床身的对接过程中，导轨的精度将极大程度地影响到机床正常工作时的加工精度，因此床身调平工艺是提高床身对接精度的关键。此外，近年来，有限元分析技术在机床行业得到了普遍应用，可用于对机床实际工况下的静态或动态仿真，借以优化机床性能。
在传统工艺中，长床身导轨调平阶段应尽可能提高各导轨面垂直度平行度等精度，尤其对于导轨的直线度，需要保证低于2mm/1000mm的同时，尽量接近于0mm/1000mm。其缺点在于：在床身导轨调平阶段，床身为零载荷，虽然此时导轨调平，但在实际工况中，床身受机床各部件如中心架、尾座等部件自身载荷以及工件自重和切削力的影响，导轨表面直线度发生变化从而导致机床实际加工精度降低。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种将有限元分析技术与床身调平工艺结合应用、提高长床身对接调平精度的调平方法。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
长床身对接调平方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）利用ANSYS软件分析床身在实际工况条件下的床身导轨变形量，作为导轨精度预补偿；
（2）按传统工艺对床身进行初步调平后，测量床身导轨的直线度误差，并绘制成导轨实际误差曲线；
（3）结合导轨精度预补偿、导轨实际误差曲线，绘制导轨理论误差曲线，并参照导轨理论误差曲线对床身进行调整。
优选地，所述步骤（1）包括以下具体步骤：
（1.1）利用能够与ANSYS软件对接的绘图软件建立床身的三维模型；
（1.2）将床身的三维模型导入ANSYS软件中，设置材料参数，划分网格，模拟实际工况对床身施加中心架、尾座、工件的载荷及约束，进行有限元静力学分析；
（1.3）根据有限元静力学分析得到导轨形变量、并记录作为导轨精度预补偿。
优选地，所述步骤（2）包括以下具体步骤：
（2.1）将床身对接，通过调整地脚螺钉和垫铁初步调平床身；
（2.2）采用节距法测量床身导轨的直线度误差；
（2.3）将测得的床身导轨的直线度误差绘制成导轨实际误差曲线。
优选地，所述步骤（1.1）中采用Auto CAD、UG或PRO/E软件绘制机床的三维模型。
本发明所述的长床身对接调平方法，将有限元理论应用到床身对接工艺中，实现了对床身实际复杂工况的模拟，借鉴传统工艺对床身进行初步调平而得到的误差曲线，得到了更为精确的误差曲线，可作为最终调平的参考。将有限元模拟分析与传统调平工艺相结合，消除了机床在工作状态下因负荷造成的变形量对加工精度的影响，使得实际工作中的机床导轨具有更精确的直线度，提高了机床加工精度。
附图说明
图1为本发明所述长床身对接调平方法的流程图。
图2为节距法测量床身导轨的直线度误差的装置。
附图标记说明如下：
1-框式水平仪；2-测量用桥板；3-床身导轨。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明考虑了机床在工作状态下因负荷造成的变形量对加工精度的影响，所述长床身对接调平方法，将有限元模拟分析与传统调平工艺相结合，使得实际工作中的机床导轨具有更精确的直线度，提高了机床加工精度。包括如下步骤：
（1）利用ANSYS软件分析床身在实际工况条件下的床身导轨变形量，作为导轨精度预补偿；
（2）按传统工艺对床身进行初步调平后，测量床身导轨的直线度误差，并绘制成导轨实际误差曲线；
（3）结合导轨精度预补偿、导轨实际误差曲线，绘制导轨理论误差曲线，并参照导轨理论误差曲线对床身进行调整。对床身进行模拟分析，得到实际工况下的变形；对床身进行实际初步调平，得到初始导轨误差曲线；将导轨误差预补偿与误差曲线相结合得到导轨理论误差曲线，据此调平床身。
具体的，如图1所示，首先，利用能够与ANSYS软件对接的绘图软件建立床身的三维模型，例如Auto CAD、UG、PRO/E等。为了简化工作流程，此处绘制的三维模型为只包含床身外形结构和筋板布局的简化模型；该简化模型中应不包括油孔、倒圆、小的凸台等细微结构。将床身的三维模型导入ANSYS软件中，根据机床的材质设定弹性模量、泊松比、密度等材料参数，在ANSYS软件中对三维模型进行网格划分，依据机床床身在实际工况中的状况，对地脚螺栓固定处施加固定约束，对底面施加边界条件，根据机床各部分包括床头箱、中心架、尾座以及欲加工工件对床身的载荷作用，设定载荷约束条件；进行静力学分析，得出在负荷状态下床身的变形量，作为导轨精度预补偿。
其次，将床身对接，通过调整地脚螺钉和垫铁初步调平床身，采用节距法测量床身导轨的直线度误差。具体地，将框式水平仪1置于测量用桥板2上，使桥板在对接完的长床身导轨3上滑动，如图2所示。保持所述桥板2每次滑动距离等于所述桥板2的节距，记录从头至尾多次移动过程中所述桥板2上方的框式水平仪1的读数；将所记录的框式水平仪1的读数绘制成曲线，连接第一点和最后一点，并将此连线作为基准线，计算各点水平仪读数与该基准线纵坐标方向上的差值记作M，将水平仪分度值×桥板节距作为常数K，计算任意点A的误差为：M×K。将所得任意点A的误差值绘制成曲线，即为初步调平后床身导轨的导轨实际误差曲线。
最后，将导轨精度预补偿值添加至导轨实际误差曲线中，重新绘制导轨理论误差曲线。依照所述导轨理论误差曲线图，微调地脚螺钉及垫铁等结构，使床身导轨精度按照曲线图改进，实现长床身最终精确调平。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.长床身对接调平方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）利用ANSYS软件分析床身在实际工况条件下的床身导轨变形量，作为导轨精度预补偿；
（2）按传统工艺对床身进行初步调平后，测量测量床身导轨的直线度误差，并绘制成导轨实际误差曲线；
（3）结合导轨精度预补偿、导轨实际误差曲线，绘制导轨理论误差曲线，并参照导轨理论误差曲线对床身进行调整。
2.根据权利要求1所述的长床身对接调平方法，其特征在于，所述步骤（1）包括以下具体步骤：
（1.1）利用能够与ANSYS软件对接的绘图软件建立床身的三维模型；
（1.2）将床身的三维模型导入ANSYS软件中，设置材料，划分网格，模拟实际工况对床身施加中心架、尾座、工件的载荷及约束，进行有限元静力学分析；
（1.3）根据有限元静力学分析得到导轨形变量、并记录作为导轨精度预补偿。
3.根据权利要求1所述的长床身对接调平方法，其特征在于，所述步骤（2）包括以下具体步骤：
（2.1）将床身对接，通过调整地脚螺钉和垫铁初步调平床身；
（2.2）采用节距法测量床身导轨的直线度误差；
（2.3）将测得的床身导轨的直线度误差绘制成导轨实际误差曲线。
4.根据权利要求2所述的长床身对接调平方法，其特征在于，所述步骤（1.1）中采用Auto CAD、UG或PRO/E软件绘制机床的三维模型。
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