[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置及確定方法

有效

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• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107436247B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊洪濤;李莉;張鈰岱;龐勇軍;陳邦晟;喻曹豐
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B7/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置及確定方法，該測量實驗裝置包括溫控箱、機床床身縮微模型、大理石平臺、V型塊、夾緊件、壓板、螺紋孔、螺釘、電感測微儀、殷鋼塊。所述溫控箱用來模擬機床床身實際加工過程中一年四季的溫度變化，為實驗過程提供溫度變化條件，便于穩(wěn)定測量。所述床身模型是根據(jù)相似性原則，利用實際數(shù)控機床尺寸加工成的小尺寸模型。所述大理石平臺因穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小，用來作為夾具和床身模型放置平臺，所述V型塊、夾緊件、壓板、螺紋孔、螺釘、電感測微儀通過安裝成組合夾具固定在大理石平臺上。所述殷鋼塊因熱膨脹系數(shù)小，受熱變形影響小，被作為標塊來體現(xiàn)機床床身光柵安裝線上某點的熱變形量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控機床領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置及確定方法。

背景技術(shù)

機床在加工過程中,由于機床運動部件產(chǎn)生摩擦熱、切削熱以及外部熱源等引起工藝系統(tǒng)變形，這種變形稱為熱變形。由機床熱變形引起的誤差稱為熱變形誤差，由于受到磨擦熱、切削熱、外部環(huán)境溫度變化、熱輻射等熱源的影響以及熱源分布的不均勻和機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致機床各部分溫度將發(fā)生不均勻變化，它對精密加工的影響很大，由其導(dǎo)致的工件尺寸誤差和形狀誤差的比例可占到40％～70％，從而降低機床的加工精度。

在形體熱變形過程中，形體任何一點位置均會發(fā)生相應(yīng)位移，形體上任意兩點間距離將隨之變化。但對于空間絕對坐標系，形體熱變形時存在其位置相對不發(fā)生位移的確定點，即所謂熱變形臨界點。機床機座是一個具有堆棧結(jié)構(gòu)的三維復(fù)雜形體，其熱變形在各個方向均不相同，各組成部件在其三維光柵安裝線方向上存在熱變形臨界點。在某一標準量系統(tǒng)定位方向的熱變形及臨界點是確定標準量系統(tǒng)熱變形誤差的依據(jù)。當該方向熱變形臨界點確定后，以該點為原點來固定測量標準量的殼體座，消除標準量系統(tǒng)產(chǎn)生附加的零點熱漂移誤差和示值熱誤差，精確掌握標準量零位到臨界點距離的熱誤差。

研究不同結(jié)構(gòu)數(shù)控機床三維光柵安裝線上的熱變形誤差臨界點確定方法，搭建出實驗系統(tǒng)進行實驗驗證，確定機床三維單向熱變形誤差臨界點具體位置，可以用于改進三維光柵的安裝方式，并作為在機測量系統(tǒng)誤差建模參考零點和誤差補償零點，對于建立高精度的光柵測量系統(tǒng)零位漂移誤差、示值誤差預(yù)測補償模型和在機測量系統(tǒng)綜合誤差補償模型具有極大意義。因此有必要研究這樣一套數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置及確定方法。該實驗裝置可以通過確定數(shù)控機床光柵安裝線方向上熱變形臨界點的具體位置，將其作為三維光柵安裝位置改進固定點，并作為在機測量系統(tǒng)誤差建模參考零點和誤差補償零點，減小甚至消除由于溫度變化引起數(shù)控機床熱變形對光柵測量系統(tǒng)熱變形產(chǎn)生的附加影響。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點測量實驗裝置，包括溫控箱、機床床身縮微模型、大理石平臺、V型塊、夾緊件、壓板、螺紋孔、螺釘、電感測微儀、殷鋼塊。所述溫控箱用來模擬機床床身實際加工過程中一年四季的溫度變化，為實驗過程提供溫度變化條件，便于實現(xiàn)穩(wěn)定測量，所述機床床身縮微模型是根據(jù)相似性原則，利用實際數(shù)控機床形狀尺寸加工成的小尺寸模型，所述大理石平臺因其穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小，用來作為夾具以及床身模型放置平臺，所述V型塊、夾緊件、壓板、螺紋孔、螺釘、電感測微儀通過安裝成組合夾具固定在大理石平臺上，所述殷鋼塊因其熱膨脹系數(shù)小，受熱變形的影響小，將其作為標塊來體現(xiàn)機床床身光柵安裝線上某點的熱變形量。

本發(fā)明還提供了一種數(shù)控機床床身熱變形臨界點確定方法，其包括以下步驟：

S1、根據(jù)相似性原則繪制出機床床身三維模型，利用有限元分析方法對床身三維模型進行熱變形仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果確定出機床床身光柵安裝線上熱變形臨界點的位置X1。