基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备。此设备包括中腰导轨立柱移动热源补偿装置、控制器，中腰导轨立柱移动热源补偿装置中的中腰导轨立柱为中空的矩形环腔，中腰导轨立柱正面设有导轨、滑块、温度传感器，中腰导轨立柱反面设有热执行机构、温度传感器，在中腰导轨立柱两个侧面设有Ｚ方向滑块联接件，Ｚ方向滑块联接件下面设有滑块。中腰导轨立柱移动热源补偿装置采用Ｙ轴对称的Ｘ方向补偿热源的布置结构，利用多块热执行机构，根据平衡对称原理补偿中腰导轨立柱在Ｙ方向产生的移动热源，使立柱的温度场、位移场对称，既能消除应力集中，并使控制系统变得简单，从而提高可靠性，又能提高补偿精度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Automatic compensation device for moving heat source of middle rail column based on balanced symmetry principle

The utility model discloses an automatic compensation device for moving heat source of a middle waist guide rail column based on balanced symmetry principle. This device includes a waist rail column moving heat source compensation device, controller, waist rail pillar waist rail column moving heat source compensation device is a hollow rectangular ring cavity, the front waist rail is provided with a guide column, a slider, a temperature sensor, waist rail column is provided with a heat reverse actuator, temperature sensor, Z direction slide the connector is provided with two sides of the waist rail column, Z connector is arranged under the direction of the slider slider. Waist rail column moving heat source compensation device arranged in the direction of Y axis symmetrical structure X compensation heat source, actuator using multi block heat balance principle, according to the moving heat source of symmetrical compensation waist rail procreant in Y direction, the temperature field and the displacement field of the column symmetry, can eliminate the stress concentration, and the the control system is simple, so as to improve the reliability, but also improve the accuracy of compensation.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备。
技术介绍
高性能数控成形磨削机床，是目前国内最高水平的机床品种之一，是军工行业高 端的加工设备，主要用于飞机发动机叶片、潜艇蜗轮圆弧叶冠等精密部件的成形磨削。由于 高挡数控成形磨削机床技术的先进性、应用的特殊性，在国内外普遍受到关注。从发展区域 看，欧洲在高性能数控成形磨削机床技术方面仍处于领先地位，如德国的BL0HM、 ELB公司、 英国的JONES-SHIPMAN公司、瑞士的MAEGERLE公司。在美国、日本和其它工业发达国家，这 项技术也得到应用，特别是用于硬质合金工具、模具和新型工程材料的磨削加工。正因为国 际上只有极少数几个工业发达国家掌握该项技术，因此高挡数控成形磨削机床具有极高的 研究开发价值。 我国生产的普及型数控系统，在功能、性能和可靠性方面已具备了较强的国际市 场竞争力，但在高档数控机床方面与国外先进技术相比还属于技术跟踪阶段，主要技术指 标和可靠性方面均有一定的差距。就七轴五联动数控成形磨削机床而言，国内近几年才发 展起来，能实现超高精度的金刚石碟片数控联动砂轮修整，但在关键指标方面，如加工轮廓 精度、主轴热变形、金刚石碟片数控联动砂轮修整时超高精密拉刀成形加工的轮廓精度等， 都和国外先进技术存在较大距离。 如果从磨削机床的布局看，若采用中腰导轨移动式立柱结构，这种机床的工作台 不作纵向往复运动，机床的纵向和横向运动都由立柱或磨头完成，从而使平磨布局突破传 统形式。这种新布局具有总体刚性好、磨削效率高、占地面积小、能实现一机多用的优点，提 高了平面磨削加工在金属切削加工中的地位。由于中腰导轨移动式结构的立柱在垂直方向 存在较大的移动热源，热量从磨头通过滑块传递到安装在立柱表面的导轨上，这对热位移 的补偿带来困难。基于这样的背景，提出并开发了基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动 热源自动补偿系统。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于平衡对称原理的中腰导 轨立柱移动热源自动补偿设备。 基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备包括中腰导轨立柱移 动热源补偿装置、控制器，中腰导轨立柱移动热源补偿装置中的中腰导轨立柱为中空的矩 形环腔，中腰导轨立柱正面设有第一 Y方向导轨、第二 Y方向导轨，在第一 Y方向导轨上设 有第一Y方向滑块、第二Y方向滑块，在第二Y方向导轨上设有第三Y方向滑块、第四Y方向 滑块，第一 Y方向导轨内侧设有第1温度传感器、第2温度传感器...第m温度传感器，第二 Y方向导轨内侧设有第m+l温度传感器、第m+2温度传感器...第2m温度传感器，中腰导轨 立柱反面设有第1块热执行机构、第2块热执行机构...第n块热执行机构、第n+l块热执行机构、第n+2块热执行机构...第2n块热执行机构，在第1块热执行机构、第2块热执行 机构...第n块热执行机构内侧分别设有第2m+l温度传感器、第2m+2温度传感器...第 3m温度传感器，在第n+l块热执行机构、第n+2块热执行机构...第2n块热执行机构内侧 分别设有第3m+l温度传感器、第3m+2温度传感器...第4m温度传感器，在中腰导轨立柱 一侧面设有第一 Z方向滑块联接件，在第一 Z方向滑块联接件下面设有第一 Z方向滑块、第 二 Z方向滑块，在中腰导轨立柱另一侧面设有第二 Z方向滑块联接件，在第二 Z方向滑块联 接件下面设有第三Z方向滑块、第四Z方向滑块。 所述的控制器的内部模块连接关系为单片机分别与D/A转换器、A/D转换器、温 度信号调理模块、计算机接口连接，D/A转换器分别与第1输出信号调理模块、第2输出信 号调理模块...第2n输出信号调理模块连接，第1输出信号调理模块经第1功率放大器与 第1块热执行机构连接，第2输出信号调理模块经第2功率放大器与第2块热执行机构连 接，第2n输出信号调理模块经第2n功率放大器与第2n块热执行机构连接，温度信号调理 模块分别与A/D转换器、第1温度传感器...第4m温度传感连接。 所述的温度信号调理模块的内部模块连接关系为第1级传感器信号切换子模块 分别与第2级热电偶传感器信号切换子模块、第2级热电阻传感器信号切换子模块、第1热 电偶信号调理电路...第4m热电偶信号调理电路、第l热电阻信号调理电路...第4m热 电阻信号调理电路连接，第2级热电偶传感器信号切换子模块经热电偶传感信号程控放大 器与第3级传感器信号切换子模块连接，第2级热电阻传感器信号切换子模块经热电阻传 感信号程控放大器与第3级传感器信号切换子模块连接。 本技术与现有技术相比具有的有益效果 1)采用Y轴对称的X方向补偿热源的布置结构，使具有中腰导轨结构的立柱建立 模型及控制变得容易； 2)利用多块热执行机构模拟Y方向滑块传导及移动所产生的热源，既能提高立柱 工作时补偿过程中的可靠性，又能提高补偿精度； 3)采用平衡对称原理补偿中腰导轨立柱在Y方向产生的移动热源，可使立柱的温 度场、位移场对称，从而能够消除因温度场、位移场不对称引起的应力集中，使补偿变得简 单、可行； 4)对称方式的温度传感器布置，能够使控制系统变得简单。附图说明图1是基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备结构示意图； 图2是基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备结构后视图； 图3是本技术的控制器电路框图； 图4是本技术的温度信号调理模块电路框图。具体实施方式如图1、2所示，基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备，包括 中腰导轨立柱移动热源补偿装置、控制器，中腰导轨立柱移动热源补偿装置中的中腰导轨 立柱1为中空的矩形环腔，中腰导轨立柱正面设有第一 Y方向导轨3、第二 Y方向导轨5，在第一Y方向导轨3上设有第一Y方向滑块2、第二Y方向滑块4，在第二Y方向导轨5上设有第三Y方向滑块6、第四Y方向滑块10，第一 Y方向导轨3内侧设有第1温度传感器1\、第2温度传感器T2...第m温度传感器Tm，第二 Y方向导轨5内侧设有第m+l温度传感器Tm+1、第m+2温度传感器Tm+2...第2m温度传感器T2m，中腰导轨立柱反面设有第1块热执行机构11、第2块热执行机构12...第n块热执行机构13、第n+l块热执行机构14、第n+2块热执行机构15...第2n块热执行机构19，在第1块热执行机构11、第2块热执行机构12...第n块热执行机构13内侧分别设有第2m+l温度传感器1^+1、第2m+2温度传感器T2m+2...第3m温度传感器T3m，在第n+l块热执行机构14、第n+2块热执行机构15...第2n块热执行机构19内侧分别设有第3m+l温度传感器1^+1、第3m+2温度传感器T3m+2...第4m温度传感器T&，在中腰导轨立柱一侧面设有第一 Z方向滑块联接件7，在第一 Z方向滑块联接件7下面设有第一 Z方向滑块8、第二 Z方向滑块9，在中腰导轨立柱另一侧面设有第二 Z方向滑块联接件16，在第二 Z方向滑块联接件16下面设有第三Z方向滑块17、第四Z方向滑块18。 如图3所示，控制器的内部模块连接关系为单片机分别与D/A转换器、A/D转换器、温度信号调理模块、计算机接口连接，D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备，其特征在于包括中腰导轨立柱移动热源补偿装置、控制器，中腰导轨立柱移动热源补偿装置中的中腰导轨立柱（１）为中空的矩形环腔，中腰导轨立柱正面设有第一Ｙ方向导轨（３）、第二Ｙ方向导轨（５），在第一Ｙ方向导轨（３）上设有第一Ｙ方向滑块（２）、第二Ｙ方向滑块（４），在第二Ｙ方向导轨（５）上设有第三Ｙ方向滑块（６）、第四Ｙ方向滑块（１０），第一Ｙ方向导轨（３）内侧设有第１温度传感器（Ｔ↓［１］）、第２温度传感器（Ｔ↓［２］）…第ｍ温度传感器（Ｔ↓［ｍ］），第二Ｙ方向导轨（５）内侧设有第ｍ＋１温度传感器（Ｔ↓［ｍ＋１］）、第ｍ＋２温度传感器（Ｔ↓［ｍ＋２］）…第２ｍ温度传感器（Ｔ↓［２ｍ］），中腰导轨立柱反面设有第１块热执行机构（１１）、第２块热执行机构（１２）…第ｎ块热执行机构（１３）、第ｎ＋１块热执行机构（１４）、第ｎ＋２块热执行机构（１５）…第２ｎ块热执行机构（１９），在第１块热执行机构（１１）、第２块热执行机构（１２）…第ｎ块热执行机构（１３）内侧分别设有第２ｍ＋１温度传感器（Ｔ↓［２ｍ＋１］）、第２ｍ＋２温度传感器（Ｔ↓［２ｍ＋２］）…第３ｍ温度传感器（Ｔ↓［３ｍ］），在第ｎ＋１块热执行机构（１４）、第ｎ＋２块热执行机构（１５）…第２ｎ块热执行机构（１９）内侧分别设有第３ｍ＋１温度传感器（Ｔ↓［３ｍ＋１］）、第３ｍ＋２温度传感器（Ｔ↓［３ｍ＋２］）…第４ｍ温度传感器（Ｔ↓［４ｍ］），在中腰导轨立柱一侧面设有第一Ｚ方向滑块联接件（７），在第一Ｚ方向滑块联接件（７）下面设有第一Ｚ方向滑块（８）、第二Ｚ方向滑块（９），在中腰导轨立柱另一侧面设有第二Ｚ方向滑块联接件（１６），在第二Ｚ方向滑块联接件（１６）下面设有第三Ｚ方向滑块（１７）、第四Ｚ方向滑块（１８）。...

【技术特征摘要】
一种基于平衡对称原理的中腰导轨立柱移动热源自动补偿设备，其特征在于包括中腰导轨立柱移动热源补偿装置、控制器，中腰导轨立柱移动热源补偿装置中的中腰导轨立柱(1)为中空的矩形环腔，中腰导轨立柱正面设有第一Y方向导轨(3)、第二Y方向导轨(5)，在第一Y方向导轨(3)上设有第一Y方向滑块(2)、第二Y方向滑块(4)，在第二Y方向导轨(5)上设有第三Y方向滑块(6)、第四Y方向滑块(10)，第一Y方向导轨(3)内侧设有第1温度传感器(T1)、第2温度传感器(T2)…第m温度传感器(Tm)，第二Y方向导轨(5)内侧设有第m+1温度传感器(Tm+1)、第m+2温度传感器(Tm+2)…第2m温度传感器(T2m)，中腰导轨立柱反面设有第1块热执行机构(11)、第2块热执行机构(12)…第n块热执行机构(13)、第n+1块热执行机构(14)、第n+2块热执行机构(15)…第2n块热执行机构(19)，在第1块热执行机构(11)、第2块热执行机构(12)…第n块热执行机构(13)内侧分别设有第2m+1温度传感器(T2m+1)、第2m+2温度传感器(T2m+2)…第3m温度传感器(T3m)，在第n+1块热执行机构(14)、第n+2块热执行机构(15)…第2n块热执行机构(19)内侧分别设有第3m+1温度传感器(T3m+1)、第3m+2温度传感器(T3m+2)…第4m温度传感器(T4m)，在中腰导轨立柱一侧面设有第一Z方向滑块联接件(7)，在第一Z方向滑块联接件(7)下面设有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭晓，何卫，周洁，骆广进，
申请(专利权)人：浙江大学，何卫，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]