[實(shí)用新型]帶有熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720440697.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN206764420U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔崗衛(wèi);趙建華;孫薇;嚴(yán)江云;李坤;王全寶;王少林;袁勝萬(wàn);余穎;葉農(nóng);彭梁鋒;寸花英;張曉毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司
• 主分類號(hào): B23Q5/32
• 分類號(hào): B23Q5/32;B23Q5/54;B23Q15/18
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11400
• 代理人: 方挺,時(shí)寅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，特別涉及一種帶有熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給裝置。

背景技術(shù)

機(jī)床正朝著高速、高精的方向發(fā)展，機(jī)床在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生熱誤差。熱誤差在機(jī)床整個(gè)誤差中占有相當(dāng)大的比重，研究表明：在精密加工中熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40～70％，成為影響機(jī)床加工精度最主要的因素之一，目前已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

鏜軸組件作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，受熱產(chǎn)生的熱變形誤差較大，尤其是在鏜軸進(jìn)給方向的熱伸長(zhǎng)誤差更為明顯，嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度、穩(wěn)定性和應(yīng)用范圍。如在鏜軸上安裝銑刀，進(jìn)行較大斜面或平面的銑削，由于兩次銑削間隔時(shí)間較長(zhǎng)，鏜軸在這段時(shí)間內(nèi)的熱伸長(zhǎng)量較大，將會(huì)產(chǎn)生較為明顯的接刀痕，使得銑削平面的平面度較差，不符合零件的加工工藝要求，導(dǎo)致較高的廢品率，成為各主機(jī)廠商亟需解決的關(guān)鍵問題之一。

目前，針對(duì)鏜軸由于受溫度場(chǎng)變化而導(dǎo)致的熱伸縮變形，在現(xiàn)有條件下其熱伸長(zhǎng)量不可測(cè)、也不可控，還沒有有效的預(yù)防與解決措施，主要還是控制生熱以及對(duì)機(jī)床進(jìn)行預(yù)熱以均衡溫度場(chǎng)的方式加以改善。但由于上述方式作用有限，不能徹底解決鏜軸的熱伸長(zhǎng)問題，并且鏜軸的熱伸長(zhǎng)誤差大小將隨著工作狀態(tài)和環(huán)境溫度等條件的改變而變化。

因此，在當(dāng)前高精度數(shù)控機(jī)床需求日益增大的前提下，需要尋求適當(dāng)?shù)姆椒▉韺?duì)機(jī)床鏜軸的熱伸長(zhǎng)進(jìn)行修正、補(bǔ)償。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種帶有熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給裝置，其特征在于，包括：

具有周向地形成于外圓面的對(duì)稱的槽的鏜軸，所述槽沿著所述鏜軸的軸向延伸分布；

套設(shè)于所述鏜軸的外圓面且位于所述槽內(nèi)的檢測(cè)元件，所述檢測(cè)元件的一端和所述槽固定連接以形成固定端，另一端形成自由端，所述檢測(cè)元件受熱時(shí)基本不變形；

設(shè)置于所述鏜軸外圓面靠近所述檢測(cè)元件的自由端一側(cè)的傳感器元件；

所述鏜軸受熱變形時(shí)，所述檢測(cè)元件的固定端被所述鏜軸帶動(dòng)產(chǎn)生軸向位移，所述傳感器元件能夠獲知所述檢測(cè)元件自由端的位移量。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述檢測(cè)元件包括：

套設(shè)于所述鏜軸且處于所述槽內(nèi)的檢測(cè)桿，所述檢測(cè)桿的一端固定連接在所述槽內(nèi)以形成固定端，所述檢測(cè)桿的另一端由所述槽伸出以形成自由端；

套設(shè)于所述鏜軸且和所述檢測(cè)桿的自由端連接的檢測(cè)盤；

所述傳感器元件設(shè)置于所述鏜軸外圓面靠近所述檢測(cè)盤的位置，以使得所述檢測(cè)桿的固定端被所述鏜軸帶動(dòng)產(chǎn)生軸向位移，所述傳感器元件能夠獲知所述檢測(cè)盤的位移量。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述檢測(cè)桿和所述鏜軸小間隙配合。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述的帶有熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給裝置包括：

和所述鏜軸關(guān)聯(lián)的滾珠絲杠；

和外部驅(qū)動(dòng)單元關(guān)聯(lián)的滾珠絲杠螺母，隨著所述滾珠絲杠螺母的旋轉(zhuǎn)，所述滾珠絲杠能夠直線運(yùn)動(dòng)；

所述傳感器元件獲取所述檢測(cè)元件的自由端的位移量后，所述滾珠絲杠螺母被所述驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，促使所述滾珠絲杠帶動(dòng)所述鏜軸向著所述自由端位移的反方向等量補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述鏜軸和所述滾珠絲杠通過角接觸軸承連接，以使得二者之間的直線運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)，二者之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述滾珠絲杠具有中空的內(nèi)腔；所述進(jìn)給裝置還包括：

設(shè)置于所述滾珠絲杠內(nèi)腔的拉刀桿；

所述拉刀桿和所述鏜軸相關(guān)聯(lián)，以使其能夠隨著鏜軸旋轉(zhuǎn)；

所述拉刀桿和所述滾珠絲杠通過無內(nèi)圈的滾針軸承連接，以使得二者之間保持獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型提供帶有熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的進(jìn)給裝置的傳感器元件與數(shù)控系統(tǒng)相連接，數(shù)控系統(tǒng)中的PLC控制器采集傳感器元件獲取的位移量值，并換算為鏜軸熱伸長(zhǎng)的補(bǔ)償值，進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鏜軸進(jìn)行相應(yīng)的反向運(yùn)動(dòng)，以保證零件機(jī)械加工的精度及質(zhì)量。

本實(shí)用新型的檢測(cè)桿熱膨脹系數(shù)比鏜軸的熱膨脹系數(shù)低得多，比如低于后者的十分之一，檢測(cè)桿可由因瓦合金制成。

鏜軸增開兩個(gè)T型安裝槽后，需要校核其強(qiáng)度和剛度是否滿足使用要求，通過有限元分析計(jì)算，在同樣承受1000Nm載荷情況下，增加T型槽前后鏜桿的最大變形量分別為0.047mm和0.049mm，二者相差在5％以內(nèi)，可滿足使用要求。