本发明专利技术公开一种用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿的装置。主要解决现有数控机床因镗轴发生热伸长变形而导致加工精度变差的问题。其特征在于：此装置由一种低热膨胀系数的材料做成的检测轴套、定位盘、检测环、传递螺杆、位移传感器、传感器安装座、PLC模拟输入模块、数控系统温度补偿功能模块、滚珠丝杠副共同构成；通过在镗轴内部、拉刀杆外部安装检测轴套，检测轴套的前端通过定位盘与镗轴刚性连接在一起，后端与检测环一起在轴向方向可以相对于镗轴自由运动，通过位移传感器测出镗轴的热伸长变形误差，反馈给数控系统，借助数控系统的温度补偿功能实现镗轴热伸长误差的实时在线检测与补偿。本装置及检测与补偿方法应用后能够将数控机床由于镗轴热伸长变形而导致的加工误差大大降低，确保实现机床预定的控制精度，具有良好的经济效益和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿的装置。主要解决现有数控机床因镗轴发生热伸长变形而导致加工精度变差的问题。其特征在于：此装置由一种低热膨胀系数的材料做成的检测轴套、定位盘、检测环、传递螺杆、位移传感器、传感器安装座、PLC模拟输入模块、数控系统温度补偿功能模块、滚珠丝杠副共同构成；通过在镗轴内部、拉刀杆外部安装检测轴套，检测轴套的前端通过定位盘与镗轴刚性连接在一起，后端与检测环一起在轴向方向可以相对于镗轴自由运动，通过位移传感器测出镗轴的热伸长变形误差，反馈给数控系统，借助数控系统的温度补偿功能实现镗轴热伸长误差的实时在线检测与补偿。本装置及检测与补偿方法应用后能够将数控机床由于镗轴热伸长变形而导致的加工误差大大降低，确保实现机床预定的控制精度，具有良好的经济效益和社会效益。【专利说明】用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿装
本专利技术涉及一种用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿装置，属于精密加工机床
。
技术介绍
机床在使用过程中，各运动部件之间由于摩擦会产生大量的热量，同时机床和外界环境也会发生热交换，这样就会引起各部件的热膨胀，在各种约束的作用下，最终导致各运动部件位置和姿态的不精确，从而产生热误差。热误差在机床整个误差中占有相当大的比重，研究表明:在精密加工中热变形引起的加工误差占总加工误差的4(Γ70%，成为影响机床加工精度最主要的因素之一，目前已成为国内外研究的热点。 镗轴组件作为数控机床的关键部件，很大程度上制约着机床精度的提高。由于主轴高速旋转生热的影响，镗轴将会产生较大的热变形，特别是在镗轴进给方向的热伸长误差更为明显，严重影响机床的加工精度、稳定性和应用范围。如在镗轴上安装铣刀铣削较大平面时，由于两次铣削间隔时间较长，镗轴在这段时间内的热伸长较大，目前在现有条件下其热伸长量不可测、也不可控，将会产生较为明显的接刀痕，使得铣削的平面不符合零件的加工工艺要求，导致较高的废品率，成为各主机厂商亟需解决的关键问题之一。 目前，针对镗轴由于受温度场变化而导致的热伸缩变形，还没有有效的预防与解决措施，主要还是采用误差防止的办法，比如通过优化改进机床结构设计或者在支撑镗轴的轴承外圈处增加冷却装置间接使镗轴温度降低，或者通过在正式切削加工前用空行程预热以均衡温度场的方式加以改善。但由于冷却套装置的作用有限，不能彻底解决镗轴的热伸长问题，并且镗轴的热伸长误差大小将随着工作状态和环境温度等条件的改变而变化。因此，在当前高精度数控机床需求日益增大的前提下，需要寻求适当的方法来对机床镗轴的定位误差进行实时在线检测，并将检测值实时反馈给数控系统，以控制镗轴的伺服进给装置进行与热伸长误差相反方向的运动，实现镗轴定位误差的补偿，从而使机床的精度得以提闻。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提出的现有技术问题，本专利技术提供了一种专门用于减少镗轴热伸长变形对机床加工精度影响的实时在线检测与补偿装置，该装置应用后，能够将数控机床由于镗轴的热伸长变形而导致的加工误差大大降低，确保实现机床预定的控制精度。 本专利技术用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿控制的装置的技术方案是:由锥套(I)、镗轴(2)、定位盘(6)、检测轴套(8)、检测环(11)、传递螺杆(12)、非接触式位移传感器(13)、传感器安装座(14)、滚珠丝杠螺母座(22)、传感器电缆(34)、数控系统(35)、滚珠丝杠(36)和滚珠丝杠螺母(37)共同构成的装置，其定位盘(6)通过锥套(I)与镗轴(2)前端固连，通过螺纹连接与检测轴套(8)前端固连；与镗轴(2)后端固连的轴(10)在检测轴套(8)后端位置处开一腰形槽，使得与检测轴套(8)后端相固连的检测环 (II)在保证与镗轴(2) 一起旋转的同时，能够在轴向方向相对于镗轴(2 )产生运动。 所述的检测轴套(8)通过传递螺杆(12)与检测环(11)相互连接。传递螺杆(12)与检测轴套(8)通过螺纹固连，传递螺杆(12)与检测环(11)通过圆锥配合面实现连接，可通过传递螺杆(12)来调节检测轴套(8)和检测环(11)的对中情况。 所述的两个非接触式位移传感器(13)对称安装在传感器安装座(14)上，可用于检测检测环(11)相对于滚珠丝杠螺母座(22)的位移，两个位移传感器(13)的读数求平均后可消除不对称误差。 所述检测轴套(8)采用的热膨胀系数极小的合金材料，合金材料是指因瓦合金材料是一种镍钢合金，俗称殷钢，不变钢，其热膨胀系数约为1.2 X 10_6/°C。 所述补偿是通过设置数控系统(35)的温度补偿功能中的位置无关温度补偿值机床数据(如Sinumerik 840D系统中的机床设置数据SD43900)来实现的。 所述的将对相应原机床拉刀机构中拉刀杆进行后置，以便让出检测轴套(8)的安装空间。 所述的定位盘(6)和检测轴套(8)采用热膨胀系数极小的合金材料制成。 本专利技术装置实现了数控机床镗轴热伸长变形误差的实时在线动态检测与补偿控制，能够将数控机床由于镗轴的热伸长变形而导致的加工误差大大降低，具有良好的经济效益和社会效益。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图对本专利技术作进一步说明。 图1是本专利技术用于镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿装置的工作原理框图。 图2是本专利技术用于镗轴系统及其热伸长变形误差实时在线检测与补偿装置的三维立体结构示意图。 图3是图2所示用于镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿装置的二维工程图。 图4是图3中A部位的局部放大视图。 图5是图4中的B-B方向的剖面图。 图中:1-键/锥套，2-镗轴，3-拉钉，4-拉爪，5、7_拉头，6-定位盘，8-检测轴套， 9-拉刀杆，10-轴，11-检测环，12-传递螺杆，13-非接触式位移传感器，14-传感器安装座，15-轴承端盖，16-调整垫圈，17-角接触球轴承，18-内隔圈，19-外隔圈，20-隔圈，21-锁紧锁定螺母，22-滚珠丝杠螺母座，23-碟簧，24-油缸，25-隔圈，26-锁紧锁定螺母，27-连接杆，28-隔圈，29-活塞，30-缸盖，31-杆，32-垂直旋接器，33-隔圈，34-传感器电缆，35-数控系统，36滚珠丝杠，37-滚珠丝杠螺母。 【具体实施方式】 如图1所示，该种用于减少数控机床镗轴热伸长变形影响的机械装置，主要包括实时在线检测系统和补偿控制系统两部分。主要包括定位盘、前端通过定位盘与镗轴前端相固连的检测轴套、检测环、传递螺杆、位移传感器、传感器安装座、PLC模拟输入模块、数控系统温度补偿功能模块以及滚珠丝杠副。 工作原理:为实现上述镗轴热伸长变形误差的实时在线检测功能，专门设计了定位盘、检测轴套、传递螺杆、检测环和传感器及其安装装置，将镗轴前端的热伸长变形传递到镗轴后端滚珠丝杠螺母座的安装位置处，并通过非接触式的位移传感器进行检测。 为实现镗轴热伸长变形的补偿控制功能，利用了数控系统中的PLC模拟输入和温度补偿功能，将镗轴热伸长变形误差信号采集并反馈给温度补偿功能模块，控制伺服驱动系统做与镗轴热伸长误差相反的运动，实现补偿控制功能。 其具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于数控机床镗轴热伸长变形误差实时在线检测与补偿控制的装置，其特征在于：装置由锥套（1）、镗轴（2）、定位盘（6）、检测轴套（8）、检测环（11）、传递螺杆（12）、非接触式位移传感器（13）、传感器安装座（14）、滚珠丝杠螺母座（22）、传感器电缆（34）、数控系统（35）、滚珠丝杠（36）和滚珠丝杠螺母（37）共同构成，定位盘（6）通过锥套（1）与镗轴（2）前端固连，通过螺纹连接与检测轴套（8）前端固连；与镗轴（2）后端固连的轴（10）在检测轴套（8）后端位置处开一腰形槽，使得与检测轴套（8）后端相固连的检测环（11）在保证与镗轴（2）一起旋转的同时，能够在轴向方向相对于镗轴（2）产生运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔岗卫，王自强，袁胜万，寸花英，张晓毅，严江云，孙薇，王全宝，彭梁锋，肖宁，李朝万，张明旭，余正斌，王用，李江艳，巩朋，陶骏，陈忠良，字立敏，
申请(专利权)人：沈机集团昆明机床股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53
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