根據(jù)GB18400.1-2010中幾何精度的檢測項(xiàng)目，除去與主軸精度相關(guān)的項(xiàng)目，幾何精度主要是與運(yùn)動軸線相關(guān)的精度。運(yùn)動軸線幾何精度保持性取決于基礎(chǔ)件精度保持性。基礎(chǔ)件在設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是完成結(jié)構(gòu)方案，校核剛度和強(qiáng)度，確定導(dǎo)軌安裝基準(zhǔn)面等的公差；在制造階段的主要任務(wù)是合理地基礎(chǔ)件內(nèi)應(yīng)力以及裝配后的幾何精度。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)手冊選擇零件的經(jīng)濟(jì)精度，當(dāng)裝配精度達(dá)不到要求時(shí)，利用試湊或者采用不恰當(dāng)?shù)臄Q緊等措施使基礎(chǔ)件局部變形過大來幾何精度，造成較大的裝配應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺乏規(guī)范的工藝措施。如果設(shè)計(jì)時(shí)不能充分考慮裝配時(shí)和使用時(shí)力、熱等造成的基礎(chǔ)件精度變化，就會導(dǎo)致精度設(shè)計(jì)不合理，進(jìn)而可能造成裝配時(shí)產(chǎn)生較大的裝配應(yīng)力，使用時(shí)裝配應(yīng)力釋放導(dǎo)致導(dǎo)軌滑塊安裝基準(zhǔn)變化，加劇導(dǎo)軌滑塊磨損。如果制造階段內(nèi)應(yīng)力釋放不，服役時(shí)，內(nèi)應(yīng)力釋放也將導(dǎo)致導(dǎo)軌滑塊的安裝基準(zhǔn)發(fā)生變化，造成導(dǎo)軌滑塊的非正常磨損，精度保持性下降。
因此，造成導(dǎo)軌滑塊非正常磨損的主要因素為：內(nèi)應(yīng)力釋放變形和裝配應(yīng)力蠕變變形等。
1、內(nèi)應(yīng)力工藝
機(jī)床基礎(chǔ)件大部分為鑄件，少量為焊接件，在鑄造或焊接過程中會產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。為了使內(nèi)應(yīng)力充分釋放，往往采用自然失效的方式處理基礎(chǔ)件。自然失效周期較長，不能滿足生產(chǎn)時(shí)，采用熱時(shí)效的方式。熱時(shí)效耗能大，基礎(chǔ)件大小受限于時(shí)效爐的尺寸。目前較為流行的是振動時(shí)效。床身的各階振型，作為振動時(shí)效工藝參數(shù)選擇的依據(jù)，但是沒有定量給出鑄造殘余應(yīng)力振動時(shí)效后應(yīng)力變化的大小。低頻振動時(shí)效時(shí)零件變形量大，甚至出現(xiàn)破壞，為了防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象，提出了超過1kHz的高頻振動工藝方案，在兩塊焊接的鋼板上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，高頻振動均化焊接件的殘余應(yīng)力的結(jié)論。焊接件一般質(zhì)量較小，但是對于大型鑄件，高頻振動受激振能量限制，不太合適。某型號臥式加工中心床身結(jié)構(gòu)，利用模態(tài)分析選擇了振動時(shí)效的激振頻率、支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)和拾振點(diǎn)，根據(jù)工件質(zhì)量選擇了激振時(shí)間，根據(jù)較大動應(yīng)力和激振力的關(guān)系選擇了激振力大小，并且與原有振動工藝應(yīng)力的效果進(jìn)行了對比。目前，對振動時(shí)效的定量研究較少，大部分工廠是按照經(jīng)驗(yàn)對大型基礎(chǔ)件進(jìn)行振動時(shí)效處理。
因此，為了減小內(nèi)應(yīng)力釋放變形造成的軸線基準(zhǔn)變形以及基準(zhǔn)變形造成的導(dǎo)軌滑塊非正常磨損，需要規(guī)范基礎(chǔ)件制造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力工藝，定量控制內(nèi)應(yīng)力的大小。
2、減小裝配應(yīng)力的措施
設(shè)計(jì)時(shí)如果沒有考慮移動部件重力在全行程內(nèi)造成的基礎(chǔ)件精度變化，造成裝配后的軸線幾何精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場采用不恰當(dāng)?shù)臄Q緊等措施使基礎(chǔ)件局部變形過大來導(dǎo)軌的直線度、平行度等精度，就會產(chǎn)生較大的裝配應(yīng)力。機(jī)床使用時(shí)，地腳螺栓中受力較大的螺栓蠕變較快，導(dǎo)軌安裝基準(zhǔn)變化；同時(shí)，導(dǎo)軌的基準(zhǔn)變化將加劇導(dǎo)軌滑塊的磨損，軸線幾何精度喪失。
在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)臥式加工中心移動部件在行程內(nèi)質(zhì)心位置變化造成的導(dǎo)軌安裝基準(zhǔn)面變形，利用ANSYS的APDI二語言優(yōu)化了地腳螺栓布局，使導(dǎo)軌安裝面直線度由11.6μm減小到了8.6μm。減小了為機(jī)床精度造成的部分地腳螺栓應(yīng)力，使地腳螺栓的布局。在大型非球面超機(jī)床上設(shè)計(jì)了卸荷浮板結(jié)構(gòu)，減小了導(dǎo)軌負(fù)荷(導(dǎo)軌及其上移動部件的質(zhì)量)。當(dāng)卸荷量達(dá)到12kN時(shí)，主導(dǎo)軌直線度為0.375μm/600mm。大型數(shù)控龍門銑床橫梁重力變形問題，在輔助梁上設(shè)置了3個(gè)出力可控的液壓千斤頂，利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)了自演機(jī)制，減小了重力變形造成的誤差。上述兩種方法利用改變橫梁結(jié)構(gòu)，增大橫梁剛度，減小了重力變形對導(dǎo)軌直線度的影響，間接地提高了機(jī)床的精度保持性。但是受機(jī)床結(jié)構(gòu)影響，有些機(jī)床不能通過改變結(jié)構(gòu)來增大橫梁剛度，只能通過制造階段的工藝措施來合理地精度。
