五轴加工中心疑似回转中心偏差分析一例

刘瑞

徐州徐工传动科技有限公司  江苏徐州 221000

0.引言：

随着科技的进步，高精度机床在企业制造过程中发挥的作用愈发突出，高效、高精度、高柔性化机床的拥有量也反映出一个企业的综合实力。

我公司正在服役的1台德马吉50U五轴加工中心，使用西门子840D sl系统（产地：德国），因其用途广泛，换刀速度快，加工精度高，可加工复杂工件，一次装夹即可产出成品的优点，在实际生产过程中设备利用率高，对设备的维修维护时间及标准也提出了更高的响应要求。日前对疑似回转中心偏差做了分析，现介绍如下。

故障现象：

本台德马吉50U五轴加工中心，使用西门子840D sl系统，在加工一件工件时，在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围之内，但当B轴旋转为90°时，X轴方向、Z轴方向尺寸均出现了不同程度的偏差。

1、排障过程：

车间反馈设备五轴回转中心偏差，首先对该工件的图纸、装夹方法、工序进行了分析学习，因在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围之内，可排除设备重复定位精度有误差的情况。对该机床的设备回转精度进行检测，拆除工装，使用标准检验棒，B轴0°的状态下，回转参数的X、Y、Z坐标均与机床相符，侧面佐证了在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围是对的。此时在工装的正面和侧面边缘分别铣一刀，长度大于200mm、宽度6mm、深度1mm，用来检测C轴旋转180°后的平行度和B轴旋转90°后的垂直度，发现误差0.01mm以内，可判定回转中心无机械故障。因五轴参数界面，B轴90°的参数是隐藏的，此时需要制造商密码，获得最高权限，进入DMG FAMOT中的BC回转轴界面，获得B轴旋转90°后的X、Y、Z的坐标值，将标准检验棒运行到坐标值位置与B轴工作台面比对，X轴误差为0.82mm。后将此偏差值运行TCA_DAT指令补偿后，加工工件合格，故障排除[1]。

2、故障原因分析

本次故障原因为此工件试制时并未使用回转中心的参数进行补偿，而是采取了在程序中补差值的方法进行加工，在机床维修过光栅尺之后出现了此问题，机床的X值坐标发生了变化，用之前编写的程序在程序中补差值的方法继续加工，才造成了回转中心精度偏差的假象。

3、回转中心偏差纠正经验总结

基于已有的故障原因，在对此问题进行处理时，会在工作台上装夹某一工件，随后移动结构的主轴，将其转移到理论的回转位置处（即500mm）。此时的镗孔参数为70mm×300mm，处于通孔的状态。等待镗孔完成处理后将其旋转180°，随后使用千分表在合理位置击打70mm 孔。此时如果X1数值显示为500mm，那么此时回转处理后结构不存在跳动问题。但是根据实测数据可以得知，X1数值的跳动值为0.30mm，此时大端主要位于左侧水平处，此时则满足X1＜500的要求，而具体的调节数值则是0.30/4=0.075mm，那么实际回转中心数值则是500-0.075=499.925mm。基于该数值参考将镗刀头参数调增0.10mm,调整后测量数值为0.003mm，具备了良好的应用效果。

完成回转中心处理后，将正式的工件装夹在工作台上，此时工件孔110mm和95mm分别位于整个工作面的两端，对其同轴度进行调整，将具体数值调整为0.02mm，并且在中间设置台阶，对其坐标偏差进行调整的方法如下：在已知X轴坐标值的情况下，对于另一端镗孔坐标进行实测，过程连续持续三次，过程中会使用三坐标来校核X轴坐标，所得到的具体数值为0.003mm、0.002mm、0mm，所得效果良好，应用方法的有效性较高[2]。

另外，在连续加工过程中，底平面的平面度也将影响X、Y轴精度，带来较大的负面影响，针对此类情况在工艺处理上也需要增加精磨要求，而且也会在装夹工件位置布置百分表，对于整个变形过程进行整理，对于装夹变形超过0.01mm，那么此时则需要对底面进行重新打磨，以此来确保工件装夹精度，达到既定的应用要求。

4、五轴加工中心日常工作时的注意事项

在五轴加工中心加工活动中，由于其工件的复杂程度较高，所需要制造的工件精确度存在一定差异，因此在日常工作中应注意以下内容：第一，拟定完善的设备养护计划，根据设备工作参数、工作特点，拟定完善的日常养护计划和定期养护计划，在日常养护计划中明确具体的养护内容、养护要求、养护记录等，以此来提高回转偏差问题发现的及时性，确保结构工作状态的稳定性。第二，建立自动化监测体系，利用分布在设备中的传感器，对设备运行数据进行实时监测，监测数据也会在计算机软件中进行处理，在发现异常问题后也会及时作出预警，以此来提高系统工作状态的稳定性[3]。

5、结语

由于五轴加工中心加工的工件较复杂，涉及因素较多：程序语句、刀身长度、机床参数、机械精度等均可能造成加工产品不合格的情况。在遇到问题时，采用排除法，逐一剔除无关因素，剥丝抽茧之后，方能真正的找到问题所在，解决后顾之忧。

参考文献

[1]杨志.卧式加工中心巧设B轴回转中心坐标[J].金属加工(冷加工),2022(05):70-72.

[2]黄飞耀. 转台回转误差对齿距偏差测量影响的实验研究[D].西安工业大学,2021.

[3]李清松.卧式加工中心工作台回转中心X轴坐标快速测定及其坐标换算[J].今日制造与升级,2020(05):56-57.