[發明專利]數控機床托板熱誤差自動補償裝置

在審

• 申請號: 201811385411.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109283890A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 周文斌;吳小剛;李紅軍
• 申請（專利權）人: 陜西海力特精密機械有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 宋秀珍

提供一種數控機床托板熱誤差自動補償裝置，床鞍通過底座Ⅰ位于托板熱誤產生后的運動極限位置固定安裝高精度回零傳感器；托板通過底座Ⅱ固定安裝與高精度回零傳感器相對安裝的觸頭；且當托板運動過極限位置產生熱誤差時觸頭與高精度回零傳感器相互對接以觸發高精度回零傳感器輸出有效電信號至數控機床與自動對刀儀的對刀裝置相連接的刀具控制器通過刀具補償消除托板熱誤差。本發明改造簡單；成本低廉；有效解決了現有技術下數控機床托板熱誤差自動補償系統設計結構復雜；受電磁干擾影響較大；成本高；系統軟硬件改動較大；不適用于小型加工中心應用；不易實現的技術問題。

技術領域

本發明屬機加工熱誤差補償裝置技術領域，具體涉及一種數控機床托板熱誤差自動補償裝置。

背景技術

數控機床工作過程中由于主軸系統軸承摩擦生熱，會使得主軸發生熱漂移，托板進給系統的絲杠螺母副及兩端的支撐軸承摩擦生熱，會使得絲杠軸向伸長，導程增大，螺母座發生漂移，整個床體也會受熱變形，最終導致工件與刀具的相對位置發生變化產生了熱誤差。目前，消除熱變形誤差在線補償系統的研究中：大多集中在在機構關鍵點安裝多個溫度傳感器，從而建立多個溫度采集點對應的熱變形數學模型，并通過該數學模型接軟件分析，向伺服控制系統發送指令復位來實現熱誤差校正。其弊端在于：在機床多個點安裝溫度傳感器；不僅成本高，而且不適用于小型加工中心；再者受電磁干擾影響，溫度傳感器本身的測量誤差無法消除；加之，溫度傳感器的溫度測點安裝位置不好確定；需要結合建立研究對象有限元模型，確定熱源和邊界條件，再利用有限元分析軟件計算其瞬態溫度場T(t)和熱變形量Y(t)才能得到所要結果。可見，上述熱誤差消除方式，需要對數控機床現有軟件系統和硬件系統均做出較大改動方能實現；性價比低；可實現性不夠理想。此外，一些結構較為簡單的諸如公布號為CN 104690606A的一種用于控制數控機床滑枕熱誤差的結構裝置設計中，雖然依賴光柵尺板條和光柵讀數頭與滑枕電機形成閉環控制實現了滑枕的熱誤差補償設計，但是基于光柵尺的反饋建立閉環自動控制系統，精度要求高，反饋回路的引入增加了系統的復雜性，對此，現提供一種更為簡單；更易實現的技術方案，實現托板的熱誤差補償，有效保證并提高數控機床的加工精度。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種數控機床托板熱誤差自動補償裝置，通過在床鞍安裝當回零開關使用的高精度回零傳感器；在托板安裝當托板熱誤差產生運動偏置后超過極限位置時與高精度回零傳感器觸碰對接的觸頭；利用數控機床現有的自動對刀儀中的對刀控制器完成刀具補償以消除托板產生的熱誤差；改造簡單；成本低廉；解決現有技術下數控機床托板熱誤差自動補償系統設計結構復雜；受電磁干擾影響較大；成本高；系統軟硬件改動較大；不適用于小型加工中心應用；不易實現的技術問題。

本發明采用的技術方案：數控機床托板熱誤差自動補償裝置，具有床鞍和托板，其特征在于：所述床鞍通過底座Ⅰ固定安裝高精度回零傳感器；且高精度回零傳感器位于托板熱誤產生后的運動極限位置沿托板線性位移方向平行安裝；所述托板托板通過底座Ⅱ固定安裝隨托板同時同步線性往復運動的觸頭；且觸頭沿托板線性位移方向與高精度回零傳感器相對安裝；且當托板運動過極限位置產生熱誤差時所述觸頭與高精度回零傳感器相互對接以觸發高精度回零傳感器輸出有效電信號；所述高精度回零傳感器與數控機床的刀具控制器相連接；所述刀具控制器與自動對刀儀的對刀裝置相連接。

上述技術方案中，為進一步簡化裝置結構，降低裝置實現難度：所述高精度回零傳感器包括高精度接觸開關。

上述技術方案中，為延長裝置使用壽命；并方便調節、拆卸、檢修維護和更換觸頭以及傳感器：所述高精度回零傳感器和觸頭均位于機床殼體側護板內隱藏式安裝；所述側護板與數控機床機身殼體可拆卸固連為一體。