一种横梁导轨靠合面Z向形变量计算和补偿方法与流程

一种横梁导轨靠合面z向形变量计算和补偿方法
技术领域
1.本发明属于机床横梁加工技术领域，更具体地，涉及一种横梁导轨靠合面z向形变量计算和补偿方法。


背景技术：

2.横梁自重和滑块组重量及其它功能部件重量等多个因素共同造成了横梁导轨靠合面的弯曲及扭转变形现象，进而导致靠合面定位精度失真并影响机床整体加工精度。使得机床制造后精度合格，但装配后精度超差，产品反工修复困难且缺少返修基准。
3.因此，需要能够预先分析计算出装配后导轨形变扭曲状况，进而根据分析计算进行补偿，提前抵消装配影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，解决现有的横梁和滑块组装配后受滑块组重力影响精度难以保证的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，包括：在有限元软件内建立滑块组滑动连接在横梁的导轨上的模型；滑动所述滑块组至所述横梁不同位置，利用有限元软件进行静力学分析，获取各个位置的所述导轨的z向局部形变曲线；叠加拟合多个所述z向局部形变曲线获得全域形变曲线。
6.可选地，所述在有限元软件内建立滑块组滑动连接在横梁的导轨上的模型包括：导入所述滑块组的三维模型和所述横梁的三维模型；简化所述滑块组的三维模型，删除所述滑块组的三维模型的次要特征；简化所述横梁的三维模型，删除所述横梁的三维模型的次要特征；装配简化后的所述滑块组的三维模型和简化后的所述横梁的三维模型。
7.可选地，还包括：所述滑块组的三维模型和所述横梁的三维模型分别进行一体化整合，所述滑块组包括装配一体滑板滑枕。
8.可选地，所述次要特征包括倒角和螺纹孔。
9.可选地，各个位置等距间隙分布在所述横梁上内。
10.可选地，所述横梁设置有切削段和换刀段。
11.可选地，所述利用有限元软件进行静力学分析获取各个位置的导轨的z向局部形变曲线包括：获取所述导轨中部的第一监测曲线；获取所述导轨远离所述横梁端的第二监测曲线；获取所述导轨靠近所述横梁端的第三监测曲线；均值处理所述第一监测曲线、所述第二监测曲线和所述第三监测曲线，得到所述z向局部形变曲线。
12.可选地，所述叠加拟合多个z向局部形变曲线获得全域形变曲线包括：依次连接各个z向局部形变曲线，获得综合曲线；基于均值处理所述综合曲线，获得平滑过渡的全域形变曲线。
13.可选地，所述静力学分析划分网格数量为100-140万。
14.一种横梁导轨靠合面z向形变量补偿方法，包括：利用上述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法；对全域形变曲线逆向取值，获得补偿值；根据所述补偿值拟合成补偿曲线；根据所述补偿曲线和所述补偿值补偿强化横梁和导轨。
15.本发明的一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其有益效果在于：该横梁导轨靠合面z向形变量计算方法通过有限元软件仿真分析导轨形变量，获得滑块组在导轨上滑动造成的导轨的z向形变曲线，方便直观的观测和根据该曲线设置补偿。
16.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
18.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法的流程示意图。
19.图2示出了根据本发明的一个实施例的一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法的滑块组的模型的结构示意图。
20.附图标记说明：1、横梁；2、导轨；3、滑块组。
具体实施方式
21.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
22.如图1-2所示，一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，包括：在有限元软件内建立滑块组3滑动连接在横梁1的导轨2上的模型；滑动滑块组3至横梁1不同位置，利用有限元软件进行静力学分析，获取各个位置的导轨2的z向局部形变曲线；叠加拟合多个z向局部形变曲线获得全域形变曲线。
23.具体的，导轨2与滑块组3的接触面为靠和面，在有限元软件ansys内建立横梁1、滑块组3等功能部件的三维模型，将滑块组3移动至在横梁1不同位置，在各个位置分别利用有限元软件对横梁1导轨2靠合面工况进行模拟（对整机模型施加重力场，模拟机床真实静态
放置场景），获取不同位置的局部变形量的变化值或变化曲线，最后进行整体拟合，获得横梁1导轨2靠合面全域形变曲线，进而可以以此曲线指导横梁1导轨2靠合面实际加工，能有效指导横梁1导轨2靠合面加工，提高横梁1精度进而提升机床整体加工精度。
24.在本实施例中，在有限元软件内建立滑块组3滑动连接在横梁1的导轨2上的模型包括：导入滑块组3的三维模型和横梁1的三维模型；简化滑块组3的三维模型，删除滑块组3的三维模型的次要特征；简化横梁1的三维模型，删除横梁1的三维模型的次要特征；装配简化后的滑块组3的三维模型和简化后的横梁1的三维模型。
25.具体的，横梁1、立柱、滑枕、滑板等功能部件的三维模型均需要进行简化，保留外形，内部筋板、大尺寸通孔等主要特征，去除小孔、倒角、圆角、台阶、螺纹孔等非主要且影响网格质量的次要特征，提高软件处理速度，减少非必要的次要特征的干扰。
26.进一步，次要特征可直接删除特征树或进行填充合并。
27.在本实施例中，还包括：滑块组3的三维模型和横梁1的三维模型分别进行一体化整合，滑块组3包括装配一体滑板滑枕。
28.具体的，导轨2实际通过螺栓固定在横梁1上，模拟时将二者合并一体处理，忽略螺栓连接点受力以理想模型进行分析，滑板滑枕同样保证配重后一体化处理。
29.在本实施例中，次要特征包括倒角和螺纹孔。
30.在本实施例中，各个位置等距间隙分布在横梁1上内。
31.具体的，等距间隔的获取方便对多个z向局部形变曲线进行光顺整合。
32.在本实施例中，横梁1设置有切削段和换刀段。
33.在本实施例中，利用有限元软件进行静力学分析获取各个位置的导轨2的z向局部形变曲线包括：获取导轨2中部的第一监测曲线；获取导轨2远离横梁1端的第二监测曲线；获取导轨2靠近横梁1端的第三监测曲线；均值处理所述第一监测曲线、所述第二监测曲线和所述第三监测曲线，得到z向局部形变曲线。
34.具体的，通过获取靠合面前中后三组曲线融合处理提高可靠度和平均性，避免单一的监测曲线偏差较大。
35.在本实施例中，叠加拟合多个z向局部形变曲线获得全域形变曲线包括：依次连接各个z向局部形变曲线，获得综合曲线；基于均值处理综合曲线，获得平滑过渡的全域形变曲线。
36.具体的，通过连续圆滑的全域形变曲线方便直观展示和计算设计方案。
37.在本实施例中，静力学分析划分网格数量为100-140万。
38.具体的，鉴于不同部件的实际规格，选取合理的网格尺寸，进行全局网格划分格。
39.一种横梁导轨靠合面z向形变量补偿方法，包括：利用上述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法；对全域形变曲线逆向取值，获得补偿值；
根据补偿值拟合成补偿曲线；根据补偿曲线和补偿值补偿强化横梁1和导轨2。
40.具体的，根据导轨2的全域形变曲线设计补偿方案（强化横梁1、导轨2或预先向上变形等），补偿强度值可由全域形变曲线逆向取值获得，达到有据补偿和精准补偿的效果。
41.本实施例横梁导轨靠合面z向形变量计算方法使用时，以龙门式机床使用为例，在有限元软件内输入该龙门式机床模型，横梁1的两端下方分别设置有立柱，一侧通过导轨2滑动连接有滑块组3，之后在横梁1上划分多个位置点位，将滑块组3从横梁1的一端向另一端依次经过各个位置点位，每个位置点为均获取对应该位置的前中后三个反应形变的监测曲线，综合三个监测曲线获得z向局部形变曲线，进而再利用多个z向局部形变曲线平滑过渡连接获得全域形变曲线。全域形变曲线直观显示导轨2的变形趋势。并通过对全域形变曲线逆向取值获得补偿值和补偿曲线，使得改进过程中有数据支持和参考。
42.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：
1.一种横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，包括：在有限元软件内建立滑块组滑动连接在横梁的导轨上的模型；滑动所述滑块组至所述横梁不同位置，利用有限元软件进行静力学分析，获取各个位置的所述导轨的z向局部形变曲线；叠加拟合多个所述z向局部形变曲线获得全域形变曲线。2.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述在有限元软件内建立滑块组滑动连接在横梁的导轨上的模型包括：导入所述滑块组的三维模型和所述横梁的三维模型；简化所述滑块组的三维模型，删除所述滑块组的三维模型的次要特征；简化所述横梁的三维模型，删除所述横梁的三维模型的次要特征；装配简化后的所述滑块组的三维模型和简化后的所述横梁的三维模型。3.根据权利要求2所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，还包括：所述滑块组的三维模型和所述横梁的三维模型分别进行一体化整合，所述滑块组包括装配一体滑板滑枕。4.根据权利要求3所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述次要特征包括倒角和螺纹孔。5.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，各个位置等距间隙分布在所述横梁上内。6.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述横梁设置有切削段和换刀段。7.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述利用有限元软件进行静力学分析获取各个位置的导轨的z向局部形变曲线包括：获取所述导轨中部的第一监测曲线；获取所述导轨远离所述横梁端的第二监测曲线；获取所述导轨靠近所述横梁端的第三监测曲线；均值处理所述第一监测曲线、所述第二监测曲线和所述第三监测曲线，得到所述z向局部形变曲线。8.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述叠加拟合多个z向局部形变曲线获得全域形变曲线包括：依次连接各个z向局部形变曲线，获得综合曲线；基于均值处理所述综合曲线，获得平滑过渡的全域形变曲线。9.根据权利要求1所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法，其特征在于，所述静力学分析划分网格数量为100-140万。10.一种横梁导轨靠合面z向形变量补偿方法，其特征在于，包括：利用权利要求1-9任一所述的横梁导轨靠合面z向形变量计算方法；对全域形变曲线逆向取值，获得补偿值；根据所述补偿值拟合成补偿曲线；根据所述补偿曲线和所述补偿值补偿强化横梁和导轨。

技术总结
本发明公开了一种横梁导轨靠合面Z向形变量计算和补偿方法，该计算方法包括：在有限元软件内建立滑块组滑动连接在横梁的导轨上的模型，滑动滑块组至横梁不同位置，利用有限元软件进行静力学分析，获取各个位置的导轨的Z向局部形变曲线，叠加拟合多个Z向局部形变曲线获得全域形变曲线，该横梁导轨靠合面Z向形变量计算方法通过有限元软件仿真分析导轨形变量，获得滑块组在导轨上滑动造成的导轨的Z向形变曲线，方便直观的观测和根据该曲线设置补偿。补偿。补偿。


技术研发人员：陈燚 吴俊勇 高峰 李亚聪 黄靖轩 张扬 李楠 马永旺 肖飞 申国峰 刘丽英 张丽丽 张险峰 潘骁 刘兴卓 陈经伟 张誉馨
受保护的技术使用者：通用技术集团机床工程研究院有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/8/9