导轨基面反变形加工.doc

1、1龙门导轨基面反变形加工导轨基面边线的变形数据提取分析与应用COSMOS 里的结果探测工具，用来检测提取某处或某一特征上的若干系列点的坐标数据值。用其探测结果图解，会显示节号或要素号、节或要素中心的全局坐标。例如，在位移图解中，将会显示节号、位移值和全局 X,Y,Z 坐标。点击“探测工具”在对话框里选“在所选实体上”选项。用鼠标左键点击选取下导轨基面边线，点击“更新”，即可在下方表中得到该边线上系列节点代号及坐标值。因为龙门横梁的主要变形表现为YZ 平面内的弯曲变形和绕Z轴的扭曲变形，所以表现位移的数据为X 方向坐标值和Y方向坐标值,而X扭曲变形很微小（ 0.01mm以内），可以忽略不计，故只

2、关注数据的Y方向坐标值变化。将Y 坐标值减去未变形前该边线Y坐标值，得到的差值便是该边线变形量，处理后部分数据如表1所示： 表1 下导轨面边线变形曲线点数据（部分）节点 X(mm)Y（mm）Z（mm）节点 X(mm)Y（mm） Z（mm）节点 X(mm)Y（mm）Z（mm）93280 0 -0.0033 -3800 94215 0 -0.1455 -690.91 94170 0 -0.0989 1758.794642 0 -0.0075 -3580.1 94207 0 -0.1539 -188.43 93741 0 -0.0593 2355.494256 0 -0.0136 -3266.1 9

3、4204 0 -0.1545 0 93750 0 -0.0224 2920.793657 0 -0.0225 -2920.7 94196 0 -0.1495 502.48 94146 0 -0.0136 3266.194237 0 -0.0785 -2072.7 94182 0 -0.1351 1005.5 94150 0 -0.0076 3580.294229 0 -0.1091 -1570.2 94175 0 -0.1153 1444.6 92666 0 -0.0033 38002重复上述步骤，得到上导轨基面边线变形量，处理后部分数据如表2所示：表2 上导轨基面边线变形曲线点数据（部分）节

4、点 X(mm)Y（mm）Z（mm）节点 X(mm)Y（mm） Z（mm）节点 X(mm)Y（mm）Z（mm）10768 0 -0.0032 -3800 10771 0 -0.146 -690.91 10749 0 -0.0994 1758.710754 0 -0.0077 -3580.2 10751 0 -0.1538 -188.43 10774 0 -0.0594 2355.410768 0 -0.0151 -3266.1 10771 0 -0.155 0 10749 0 -0.0268 2920.710754 0 -0.0281 -2920.7 10751 0 -0.15 502.48 1

5、0774 0 -0.0151 3266.110768 0 -0.0783 -2072.7 10772 0 -0.135 1005.5 10748 0 -0.0078 3580.210754 0 -0.1091 -1570.2 10751 0 -0.115 1444.6 10638 0 -0.0033 3800变形数据的EXCEL处理及分析应用将上述步骤中得到的上下导轨基面边线的两组数据分别导入EXCEL中。利用图表工具，以沿龙门长度方向的Z坐标值为X轴，以龙门高度方向的变形量Y值为图表的Y轴，即可得到上下边线变形曲线。将该两曲线反向即可得到反变形加工所需的刀具轨迹曲线。经反向处理后的曲线如图5

6、图6所示：下 导 轨 基 面 边 线 变 形 曲 线 图00.020.040.060.080.10.120.140.160.18-3800-3517-3235-2952-2669-2387-2104-1822-1539-1256 -974 -691 -408 -126 157439.7722.3 1005 1288 1570 1853 2136 2418 2701 2984 3266 3549系 列 1图5 下导轨基面反变形曲线图3上 导 轨 基 面 边 线 变 形 曲 线 图0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.18-3800-3423-3046-266

7、9-2293-1916-1539-1162 -785 -408-31.4345.5722.3 1099 1476 1853 2230 2607 2984 3360 3737系 列 1图6 上导轨基面反变形曲线图此时得到的曲线只是系列点的连线。并不遵循一定的规律。为了得到反变形曲线方程，需要对该曲线进行拟合。此处以最小二乘法对图中曲线进行拟合 【5】 。经过试验，以4阶多项式拟合效果最好。得到拟合曲线图如图7图8所示：下 导 轨 基 面 边 线 变 形 曲 线 图y = 8E-10x4 - 4E-07x3 + 5E-05x2 - 0.0003x + 0.0054R2 = 0.998700.020

8、.040.060.080.10.120.140.160.18-3800-3517-3235-2952-2669-2387-2104-1822-1539-1256 -974 -691 -408 -126 157439.7722.3 1005 1288 1570 1853 2136 2418 2701 2984 3266 3549系 列 1多 项 式 (系 列 1)图7 下导轨基面反变形曲线及拟合曲线图上 导 轨 基 面 边 线 变 形 曲 线 图y = 8E-10x4 - 4E-07x3 + 5E-05x2 - 0.0003x + 0.0059R2 = 0.99940.000.020.040.0

9、60.080.100.120.140.160.18-3800-3423.1-3046.3-2669.4-2292.6-1915.7-1538.8-1162-785.12-408.26-31.405345.45722.311099.2 14761852.92229.82606.62983.53360.33737.2系 列 1多 项 式 (系 列 1)图8 上导轨基面反变形曲线及拟合曲线图由图表中可知，下导轨基面边线反变形拟合曲线方程为y=8E-410x4-4E-07x3+5E-05x2-0.0003x+0.0054，拟合度0.9987。下导轨基面边线反变形拟合曲线方程为y=8E-10x 4-4E

10、-07x3+5E-05x2-0.0003x+0.0059，拟合度0.9994。可以看出，两条拟合曲线拟合度都特别高，拟合成功。在实际生产中，将该两拟合曲线方程输入软件程序，驱动刀具轨迹，即可加工出上下导轨基面反变形形状。结论利用 COSMOSWORKS 对龙门进行有限元分析，可以快捷准确的分析出龙门导轨基面变形情况。利用相关工具提取数据。再结合 EXCEL 工具，对数据进行分析加工，便可得到反变形加工的路线曲线方程。利用此方法加工出的导轨基面，由于有了预变形，可以补偿各种要部件因重力而产生的弹性变形。矫正了龙门的变形，使得动力头在导轨上的运动轨迹达到了理想情况，其几何精度和加工精度都得到了很大的提高。使得整个机床的精度水平上了一个新的台阶。