CN102922371A - 一种数控机床的滑枕热变形补偿机构 - Google Patents

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贺鑫元
郭志超
尹晓霞
黄国田
赵旭靖
马国春
张铮
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Abstract

一种数控机床的滑枕热变形补偿机构，其特征在于滑枕前端直角部位固定上端固定支座、并在上、下端固定支座之间安装滑动支座，将连接杆平行穿入所述支座的孔内，连接杆下端固定在滑枕长边下端的下端固定支座内；上端固定支座还通过支撑片与读数头连接块相连、光栅尺读数头和滑枕移动轴光栅尺固定在上端固定支座侧面，读数头连接块与连接杆上端固定连接。当滑枕长度发生变化，滑枕前端带动连接杆同步延展，与连接杆固定在一起的读数头获得实际伸长量，反馈给数控系统，数控系统控制伺服电机对伸长量进行实时补偿。该机构解决了数控机床滑枕因温度变化产生变形影响加工精度的问题，应用广泛，具有结构简单、安装方便、定位精度高等优点。

Description

一种数控机床的滑枕热变形补偿机构
技术领域
本发明涉及机械加工领域，一种用于数控机床的滑枕热变形补偿机构。 
技术背景
近年来，随着装备制造业的飞速发展，许多行业领域的关键零部件精度要求越来越高，这就要求金属切削机床不仅具有良好的几何及定位精度，还要具有良好的精度稳定性。滑枕是机床的关键部件，刀具安装在滑枕前端，机床运行中，环境温度变化或因电机、主轴等发热，热量会传导到滑枕上，导致机械精度发生变化，进而影响工件加工精度。 
目前，滑枕热变形的补偿多采用位移传感器测量滑枕受热伸长量。即采用位移传感器测量固定在滑枕上基准杆的伸长量，并将伸长量反馈给数控系统进行补偿。该机构补偿精度受位移传感器精度影响较大，并且对测量环境要求较高，测量后信号的传递容易受到干扰。此前有一项实用新型专利：ZL2011203617471一种数控机床及其光栅尺的安装机构，将光栅尺安装在固定支架上，而光栅尺读数头通过支架安装在滑枕上端。这种结构的目的是滑枕的热量不能直接传导至光栅尺，并采用支架以进一步避免光栅尺受温度影响，最大化使光栅尺远离滑枕温升部位。这种结构中，虽然光栅尺不会受滑枕温度变化而影响精度，但并没有实时反映出滑枕因温升变形而伸长的状况，更不能补偿滑枕因温度变化产生的变形，进而消除对刀具定位精度的影响。 
发明内容
本发明的目的是提供一种数控机床的滑枕热变形补偿机构，解决数控机床滑枕因温度变化而导致的滑枕伸长问题。 
一种数控机床的滑枕热变形补偿机构，包括连接杆、滑动支座、上、下端固定支座及光栅尺组件，其特征在于在滑枕的一侧长边下端固定有下端固定支座，滑枕前端与长边相交的短边直角部位固定上端固定支座、并在上端固定支座、下端固定支座之间安装滑动支座，将连接杆穿入所述三个支座的孔内，连接杆下端固定在下端固定支座内，滑动支座用于连接杆与数控机床滑枕之间的滑动连接；上端固定支座还通过支撑片与读数头连接块相连、光栅尺读数头和滑枕移动轴光栅尺固定在上端固定支座侧面，读数头连接块与连接杆上端固定连接，保证连接 杆长度方向与滑枕前端同步延展，使得光栅尺能够精确测定滑枕受热时前端的位置，并通过机床电气配置将位置数据返回给数控系统，数控系统按照最近数据修正、控制滑枕驱动电机移动，对热变形状态下的滑枕位置实时补偿。 
本发明具有以下特点：1.结构紧凑，安装方便，定位准确；2.不受滑枕尺寸及装配位置的限制。采用上述技术方案，通过连接杆将滑枕前端与光栅尺读数头相连，能够对数控机床滑枕热变形进行实时测量，确保滑枕热变形数据及时反馈给机床数控系统，实时进行精确补偿。与上述此前专利比较，本发明采用光栅尺安装在固定支架上，同样避免滑枕温度变化影响光栅尺的精度，但进一步的措施是将读数头通过连杆连接在滑枕前端，能够实时将滑枕伸长的变化反映给控制系统，使控制系统按照最近数据修正滑枕电机，有效补偿滑枕温度变化导致的变形差值，从而使与热状态中滑枕同步的读数头能够直接反馈刀具的位置信息。 
附图说明
附图1本发明滑枕热变形补偿机构示意图； 
附图2该机构安装在滑枕上端的轴侧结构示意图。 
具体实施方式
一种数控机床的滑枕热变形补偿机构，见图1、图2所示，包括连接杆5、滑动支座7、下端固定支座8、上端固定支座9及光栅尺组件，其特征在于在滑枕6的一侧长边下端固定有下端固定支座8，滑枕6前端与长边相交的短边直角部位固定上端固定支座9、并在上端固定支座9、下端固定支座8之间安装滑动支座7，将连接杆5平行穿入所述三个支座的孔内，连接杆5下端固定在下端固定支座8内，滑动支座7用于连接杆5与数控机床滑枕6之间的滑动连接；上端固定支座9还通过支撑片3与光栅尺组件的读数头连接块4相连、光栅尺读数头2和滑枕移动轴光栅尺1固定在上端固定支座9侧面，读数头连接块4与连接杆5上端固定连接，保证连接杆5长度方向与滑枕6前端同步延展。 
连接杆为低热膨胀系数的材料且形状规则的杆件。 
当作业状态下温度升高时，滑枕6长度发生变化，滑枕6前端带动连接杆5同步延展，连接杆5带动读数头连接块4和读数头2同步运动。读数头2获得实际伸长量，反馈给数控系统，数控系统控制伺服电机对伸长量进行实时补偿。 

Claims (1)

1.一种数控机床的滑枕热变形补偿机构，包括连接杆、滑动支座、下端固定支座、上端固定支座及光栅尺组件，其特征在于在滑枕(6)的一侧长边下端固定有下端固定支座(8)，滑枕(6)前端与长边相交的短边直角部位固定上端固定支座(9)、并在上端固定支座(9)、下端固定支座(8)之间安装滑动支座(7)，将连接杆(5)穿入所述三个支座的孔内，连接杆(5)下端固定在下端固定支座(8)内，滑动支座(7)用于连接杆(5)与数控机床滑枕(6)之间的滑动连接；上端固定支座(9)还通过支撑片(3)与读数头连接块(4)相连、光栅尺读数头(2)和滑枕移动轴光栅尺(1)固定在上端固定支座(9)侧面，读数头连接块(4)与连接杆(5)上端固定连接，保证连接杆(5)长度方向与滑枕(6)前端同步延展。
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