某數（shù）控車床貼塑導軌直（zhí）線度（dù）誤差的灰色預測術（shù）-數控機（jī）床市場網（wǎng）

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某數控車床貼塑導軌直線（xiàn）度（dù）誤差的灰色預測術

2017-1-6 來源：南通職業大學機（jī）械工程學院作者：張麗萍（píng）李業農趙（zhào）建傑

_{摘（zhāi）要：以SL50數控車床為例。對斜床身貼塑（sù）導軌的工作情況做了分析（xī）。通過對影響（xiǎng）斜床身數控車床貼塑導軌直線度的多種因素的分析（xī）。將其過去及現在已知的或非確知的情況。視作（zuò）一個灰色係統。通過（guò）激光幹涉儀定期檢測貼塑導軌直線度的誤（wù）差值。構成一個原始等間隔數（shù）據序（xù）列。按（àn）灰色係統（tǒng）建模法建立灰色（sè）係（xì）統GM(1。1)模型的白化形式微分方程，揭示貼（tiē）塑導軌直線度的發展變化規律。再通過殘（cán）差模型的（de）修正。提高了計算精度。修正後的GM(1，1)模型可用來預測貼塑導軌直線度的誤差值。}

_{關鍵詞：數控車床；貼塑導軌；直線度；誤差；灰色係統；灰色預（yù）測}

_{導軌部件是數控車床的核心部件之一，導軌的運動精（jīng）度（dù）及精（jīng）度保持（chí）性決定了數控車床的精度和壽命周期（qī），直接影響著被加（jiā）工件的精度。貼塑導軌是（shì）一種金屬對塑料摩（mó）擦形式（shì）的導軌，一（yī）個滑動麵貼有（yǒu）一層抗（kàng）磨軟帶，通常是門FE(聚四氟（fú）乙烯)，另一個滑動（dòng）麵是金屬麵，與普通滑動導軌相比較，它具有壽命長、結構簡單（dān）、成本低、吸振性好等優點。門FE軟帶質地較軟，能（néng）嵌入（rù）跑（pǎo）進導軌副的切屑等金屬微粒，從而保護配對導軌的金屬表麵，受壓時彈（dàn）性變形較大，使導軌麵接觸良好，磨損均勻，所以貼塑導軌被廣泛應用在各類數控機（jī）床中。}

_{機床的許多性（xìng）能都受到導軌精度的影（yǐng）響，導軌（guǐ）的幾（jǐ）何精（jīng）度決定運動部件的運動精度，導軌的直線度直接影響機床的導向精度（dù），從而影（yǐng）響被加工件的幾何精度，故導軌的導向精度、精度保持性和耐磨性對機床質量有重大影（yǐng）響。}

_{灰色係統理（lǐ）論提供了在貧信息情況下解決係統問題的途徑。灰（huī）色係統建模是（shì）以部分信息（xī）已知、部分信息未知的小樣本、貧信息（xī）、不確定性的係統為研究對（duì）象，通過對部分已知信息（xī）的生成，對係統的變化規（guī）律進行描述，它（tā）強化了規律（lǜ）性的成份和弱化了（le）不確定性的成份。對於離散過程，可在一定程度上相對增強確定性和相對減弱不確定性口（kǒu）叫o。灰色預測是根據過去（qù）及現在已知的或非確知的信息，建立一個從過去引伸到將來的GM模型，構（gòu）建（jiàn）係統在未來發展變化的趨勢，對未來進行科學預測。}

_{貼塑導軌本身存在一定的幾何形狀誤差及微（wēi）觀不平度，結合麵可能存在介質，導軌麵不同（tóng）程度的存在著磨粒磨損，其磨損過程由（yóu）於受到環境因素（sù）及材料不（bú）同的影響，表現出複雜性、多樣性和（hé）隨機性。這些（xiē）因素均影響著導軌的直線度。由於多種因素作用下的導（dǎo）軌（guǐ）直線度下降變化的趨勢難以預（yù）測，導軌（guǐ）直線度與工（gōng）作小時數之間沒有確（què）定的變化形式，沒有必然的變（biàn）化規律，用數學語言來說，就是事物變化的過程不能用一個(或幾個)時間￡的確定的函數來加以描述。就目前來說，為了得（dé）到比較符合實際的精度壽命曲線，其做法（fǎ）是：在某一給定的小時（shí）間隔（gé），測定其精度壽命值，小時間（jiān）隔（gé）不少於三級。這是一個灰（huī）色係統，隻知（zhī）道有限個試樣的信（xìn）息，而大部分未知，可運用灰色（sè）係（xì）統理論來建立灰色模型，描述係統（tǒng）的動態微分（fèn）方程，預（yù）測未來某一時刻的導軌直（zhí）線度誤差值。}

_{1.SL50數控車床斜床身導軌}

_{如圖1所示，SL50數控車床的（de）床身采用整體鑄造45。斜（xié）床身結構，剛性好。為了提高矩形導軌的耐磨性（xìng）和定位（wèi）精度，固定導軌（guǐ）表（biǎo）麵采用淬硬、磨削和刮研等（děng）工藝處理，滑（huá）動導軌采用貼塑、磨削和刮研等工藝處（chù）理，貼塑材料為PTFE(聚四氟（fú）乙烯)。這種斜床身結（jié）構在機床的布局、剛性、精度，以及排（pái）屑能力方麵，都（dōu）比平床身數控車床有（yǒu）了顯著的（de）提高。切屑可在重力作用下直接向下排，不易產生切屑纏繞刀具，利於（yú）排屑；同時配合中置（zhì）絲杆和導軌防護板，可以避免切屑在絲杆和導（dǎo）軌E堆（duī）積。}

_{圖l SL50數控車床的（de）斜床身結構}

_{該斜床身數控車床的大溜板斜壓在矩形導（dǎo）軌上，大溜板由於重力（lì）的作用有沿著斜（xié）麵下滑的趨勢，故矩形導（dǎo）軌的承載（zǎi）麵是其正麵和上側（cè）麵(如圖1所示)，滑動導（dǎo）軌貼塑層相對較軟，受壓（yā）會產生彈（dàn）性變形，通常對其施（shī）加一定的預緊力，避免其影響機床的剛度，故貼塑層不宜太（tài）厚，其厚度控製在1．2—1．5 mm為宜¨’9 J。隨著貼塑（sù）層的（de）預緊力增大，滑動摩擦力也會增大。在大切削（xuē）力（lì）作用下，貼塑層受壓變形增大，在（zài）這種情況下貼塑層會產生磨損（sǔn），故而影響導軌的導向精度。數控車床（chuáng）主軸軸線為（wéi）。軸，小（xiǎo）溜板移動方向為戈軸(如圖1所示（shì）)，導軌在礎平麵內的直線度誤差直接（jiē）影響著被加工工件的直徑誤差，在燁平麵內的直線度誤差對加工精度（dù）的（de）影響很小可忽略不計。}

_{2.導軌直線度誤差的檢測}

_{如上所述，貼塑導軌本身存在一定的幾何形狀誤差，結合（hé）麵可（kě）能（néng）存在介質（zhì）幹涉（shè），導軌麵的摩擦磨損，這些因素均導致導軌在戈舵平麵內的直線度誤（wù）差增大，且有隨（suí）著時間進一步增大趨勢，是影響著（zhe）被加工工件的直徑誤差的主要（yào）因素。}

_{導軌（guǐ）在拋z平麵內的直線（xiàn）度采用雷尼紹MLl0型激光幹涉儀檢測。如圖2所示，將（jiāng）MLl0激光器平行安裝在傾斜的導軌麵上，在機床適（shì）當位（wèi）置固定安裝幹涉鏡，將反光鏡（jìng）安裝在大溜板上（shàng）並（bìng）隨大溜板一起沿z軸移動，便可測量大溜板在並以平麵內移動的直線度。}

_{圖2激光幹涉儀的安（ān）裝方法}

_{若SL50型數控車（chē）床一天（tiān）2班製（zhì）工作，機床一年工作4 000 h，檢測周期即為4 000 h。導軌在茗∞平麵內（nèi）的直線度誤差值如表（biǎo）1所示。}

_{表1 導軌直線度（dù）誤差值的原始數據序列（liè）}

_{3.導（dǎo）軌直線度（dù）的灰（huī）色預測}

_{根（gēn）據（jù）灰（huī）色係統（tǒng）已知數據建立（lì）的模型，從時間發展來看，具有某（mǒu）種規律性和時間外推性，這種模塊（kuài）才能用來預測H。6 J。導（dǎo）軌在拋=平麵內（nèi）的直線度誤差值是隨著時間的推移，多種因素作用導致直線度的下降。它是一個（gè）時間序列的灰色預測，可以看作一個等間隔序的數列預（yù）測。數列預測是以灰色係統模型GM(1，1)為基礎的，等間隔序列的灰色建模步驟如下（xià）：}

_{(1)一次累加生成運算（suàn）設有原始等間（jiān）隔數據序列}

_{表2導致直線度誤差（chà）的計算數據序列}

_4.結語

_{以SL50數控車床（chuáng）為例，對斜床身（shēn）貼塑導軌（guǐ）的工作情況做了分析。通（tōng）過對（duì）影響斜床身數控車床貼塑導軌直線度的多種因素的分析，將其過去及現在已知的或非確知的情況，視作一個灰色係統。通過激光（guāng）幹涉儀定期（qī）檢測（cè）貼塑導軌直線度的（de）誤（wù）差值，構成一個原始等間隔（gé）數據序列。按（àn）灰（huī）色係統建模法予以建模，通過（guò）累加生成得到單調（diào）遞增的時間數據序列，據此建立（lì）灰色係統GM(1，1)模型白（bái）化形式的微分方程，揭示貼塑導軌直（zhí）線度的發展變化規律（lǜ）。通過表1、2的比較，說明龕：”(f)模型計算值比較（jiào）接（jiē）近於實際值，再（zài）通（tōng）過殘差模（mó）型的修正，提高了計算精度。修正後的GM(1，1)模型可用來預測貼塑導軌（guǐ）直線度的誤（wù）差值。}

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