電主軸長度補償

當前在模具加工行業中，電主軸以其速度快、光潔度高的優點而受到廣泛青睞，而在電主軸背后的這些優點，還具有力矩小、發熱量大等特點。另外一些明顯的短板。與轉矩、轉速這對矛盾因素相比，當前短期內難以解決。但發熱的問題我們可以試著去解決

客戶經常會發現，一臺精度很高的數控機床，在加工過程中會莫名其妙地產生一些誤差，而這些誤差都是發生在電主軸方向。一般我們都會懷疑所用的刀具不夠好，存在著磨損、動平衡差、刀的伸縮性大以及加工參數不正確等因素，但經過一段時間的試驗，發現真正的原因是機床的電主軸在加工過程中存在一定程度的伸縮性。

發熱顯然會導致電軸的伸縮，雖然我們通常采用水冷、油冷、氣冷等冷卻方式來冷卻電軸，但由于電軸結構的限制和電軸不同位置的溫度差，一般情況下電軸的冷卻可以起到一定的作用，使電軸的伸長量穩定在一定的范圍內，但這并不能完全消除電軸的伸長誤差。因此，我們開始嘗試從PLC程序方面，對電氣主軸的伸長量進行一定的補償，以盡量減少或消除這部分誤差。經我們反復觀察，電主軸的伸長主要有兩個因素決定：

首先，不同轉速對主軸的拉伸不同，其次，同一轉速下主軸長度的拉伸隨時間增大而逐漸改變。找出影響因素后，接下來選擇測量方法。利用全閉環柵格尺反饋，機床精度較高，可利用激光刀測量儀讀取機床主軸坐標進行測量。還有些問題需要注意，要保持機床工作環境的穩定性，主要是指機床的溫度穩定，不能有風、振動等干擾因素。當一切準備就緒后，我們就可以根據需要對其進行適當的量度了。例如，我們使用了一個24000rpm的電主軸，我們把它分成14個檔，記為A1到A14，我們需要以靜止時為基本坐標，然后在每一個轉速(例如A1)上每轉1分鐘，用激光測刀儀測一次主軸的坐標，這樣我們就能得到一個數據，即這個轉速下主軸的長度隨時間的變化表，直到主軸的長度穩定在一定的時間范圍內。在此之后，我們停止主軸，每隔一分鐘檢測一次，直到主軸的長度保持穩定一段時間。同樣地，我們繼續測試其他轉速下的測試，從而得到在不同轉速下主軸長度隨時間變化的變化數據圖。在這些坐標中，橫坐標表示測量時間，單位為min，縱坐標表示長度變化值，單位為μ在不同轉速下進行不同速度的切換，可得到不同轉速下主軸的拉伸數據，如圖2所示。在這些坐標中，橫坐標表示所選等級，縱坐標表示長度的變化值，單位為μm。在PLC中寫出這兩組數據，即使在不同的時間，不同的速度下，主軸的坐標有適當的移動，以保持主軸的頂部位置不變，也就是在加工時，保證刀尖的位置不變，從而保證加工的穩定性。