CN111360555A - 一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构 - Google Patents

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余辅华
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Abstract

本发明公开了一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构，包括数控系统、底座、工作台、机架、主轴箱；机架上设有X、Y轴传动装置；主轴箱上设有Z轴传动装置；机架包括左、右桥柱及横梁；桥柱上均设有对应的导轨副及滚珠丝杠副，对应的中溜板通过对应的三腔静压滑块组架设在对应的导轨副上，滚珠丝杠副与对应的中溜板传动；横梁左端与左中溜板固定连接，右中溜板顶面设有多个带抱闸的直线滚动导轨副，横梁右端通过直线滚动导轨副与右中溜板连接；三腔静压滑块组上均设有对应的压力传感器，传感器输出与数控的对应输入端连接，数控的对应输出端与对应的抱闸控制装置输入端连接；左、右丝杠副同步。满足大件精加工，结构简单成本低。

Description

一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构
技术领域
本发明涉及机床技术领域，特别是一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构。
背景技术
低精度加工时机床结构大件的热胀冷缩对加工精度的影响一般情况下可以忽略，精度要求高但加工件尺寸较小的机床的结构大件的热胀冷缩一般情况下也可以忽略。但如是加工件尺寸较大且加工精度要求也高的机床则必须考虑机床结构大件的热胀冷缩对精度的影响，因为加工件尺寸较大时所用的机床的结构大件整体尺寸也大，热胀冷缩的幅度也会大到不能忽略的程度。
现有技术的加工件尺寸较大且加工精度要求也高的机床其技术解决方案形式多样，但大体分为两类，一类是通过结构大件的材质优选，另一类则是通过相对复杂的结构设计进行热胀冷缩自动补偿。
采用现有技术的适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构当然可以使用，但结构相对复杂成本高，使用效果还不够理想。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单成本低的适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构。
本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构，机床包括数控系统、底座、设于底座顶面上的工作台、架设于底座上的机架、通过机架架设在工作台上方的主轴箱；机架上设有驱动主轴箱左右平移的X轴传动装置、驱动主轴箱前后平移的Y轴传动装置；主轴箱上设有驱动主轴上下平移的Z轴传动装置；机架包括左桥柱、右桥柱、横梁，三者均为长方体形；左桥柱上设有左导轨副、左滚珠丝杠副，左中溜板通过左三腔静压滑块组架设在左导轨副上，左滚珠丝杠副与左中溜板传动连接；右桥柱上设有右导轨副、右滚珠丝杠副，右中溜板通过右三腔静压滑块组架设在右导轨副上，右滚珠丝杠副与右中溜板传动连接；横梁左端与左中溜板固定连接，右中溜板顶面沿左右向设有多个带抱闸的直线滚动导轨副，横梁右端通过与多个带抱闸的直线滚动导轨副与右中溜板连接；横梁顶面设有梁导轨副，主轴箱通过梁导轨副与横梁导向连接；左三腔静压滑块组和右三腔静压滑块组上均设有对应的压力传感器，压力传感器的信号输出端与数控系统的对应输入端信号连接，数控系统的对应信号输出端与对应的带抱闸的直线滚动导轨副的抱闸控制装置的输入端信号连接；左滚珠丝杠副和右滚珠丝杠副同步传动。
本发明的有益效果是：
由于采用以上的结构，可以满足大工件的超精密加工，且结构简单成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明的拆分省略示意图。
附图中的标记编号说明如下：梁导轨副1、主轴箱2、右中溜板3、右三腔静压滑块组4、右滚珠丝杠副5、右导轨副6、右桥柱7、底座8、带抱闸的直线滚动导轨副9、工作台10、左导轨副11、左滚珠丝杠副12、左三腔静压滑块组13、左桥柱14、左中溜板15、横梁16、压力传感器17
具体实施方式
本发明的实施例，如图1、图2所示，一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构，机床包括数控系统、底座8、设于底座8顶面上的工作台10、架设于底座8上的机架、通过机架架设在工作台10上方的主轴箱2；机架上设有驱动主轴箱2左右平移的X轴传动装置、驱动主轴箱2前后平移的Y轴传动装置；主轴箱2上设有驱动主轴上下平移的Z轴传动装置；其特征在于：机架包括左桥柱14、右桥柱7、横梁16，三者均为长方体形；左桥柱14上设有左导轨副11、左滚珠丝杠副12，左中溜板15通过左三腔静压滑块组13架设在左导轨副11上，左滚珠丝杠副12与左中溜板15传动连接；右桥柱7上设有右导轨副6、右滚珠丝杠副5，右中溜板3通过右三腔静压滑块组4架设在右导轨副6上，右滚珠丝杠副5与右中溜板3传动连接；横梁16左端与左中溜板15固定连接，右中溜板3顶面沿左右向设有多个带抱闸的直线滚动导轨副9，横梁16右端通过与多个带抱闸的直线滚动导轨副9与右中溜板3连接；横梁16顶面设有梁导轨副1，主轴箱2通过梁导轨副1与横梁16导向连接；左三腔静压滑块组13和右三腔静压滑块组4上均设有对应的压力传感器17，压力传感器17的信号输出端与数控系统的对应输入端信号连接，数控系统的对应信号输出端与对应的带抱闸的直线滚动导轨副9的抱闸控制装置的输入端信号连接；左滚珠丝杠副12和右滚珠丝杠副5同步传动。
本发明的原理：横梁16安装在左中溜板15与右中溜板3的带抱闸的直线滚动导轨副9上，横梁16右边通过带抱闸的直线滚动导轨副9与右中溜板3连接，左三腔静压滑块组13和右三腔静压滑块组4分别安装在左中溜板15和右中溜板3上，与左桥柱14上的左导轨副11和右桥柱7上的右导轨副6构成正向和侧向运动导向作用。
左滚珠丝杠副12和右滚珠丝杠副5分别固定在左桥柱14和右桥柱7上，用于同步驱动横梁16运动。
由于横梁16左侧固定，左三腔静压滑块组13和右三腔静压滑块组4以及左滚珠丝杠副12和右滚珠丝杠副5均已正向和侧向导向、固定于左桥柱14和右桥柱7上，当横梁16热胀冷缩时，无法对横梁16热胀冷缩产生位移，那么只能通过带抱闸的直线滚动导轨副9轴向方向作补偿位移；而带抱闸的直线滚动导轨副9上的带抱闸的滚动导轨块松开与夹紧受左三腔静压滑块组13和右三腔静压滑块组4对应的压力传感器17的信号反馈控制；当横梁16热胀冷缩到一定程度时，静压导轨在正向和侧向的压力均会发生很大变化，左三腔静压滑块组13和右三腔静压滑块组4上的压力传感器17根据压力变化转换为电压信号发送给数控系统，数控系统根据电压波动的时间度量做出判断反馈是否要将带抱闸的直线滚动导轨副9上的带抱闸的滚动导轨块松开或夹紧，从而实现了整机各部件由于热胀冷缩在横梁16长方向上起到自动补偿作用，静压导轨和丝杠不会因整机基础大件热胀冷缩造成损坏。可满足大工件的超精密加工，结构简单成本低。

Claims (1)

1.一种适用于大尺寸工件的超精密机床的自动补偿机构，机床包括数控系统、底座、设于底座顶面上的工作台、架设于底座上的机架、通过机架架设在工作台上方的主轴箱；机架上设有驱动主轴箱左右平移的X轴传动装置、驱动主轴箱前后平移的Y轴传动装置；主轴箱上设有驱动主轴上下平移的Z轴传动装置；其特征在于：机架包括左桥柱、右桥柱、横梁，三者均为长方体形；左桥柱上设有左导轨副、左滚珠丝杠副，左中溜板通过左三腔静压滑块组架设在左导轨副上，左滚珠丝杠副与左中溜板传动连接；右桥柱上设有右导轨副、右滚珠丝杠副，右中溜板通过右三腔静压滑块组架设在右导轨副上，右滚珠丝杠副与右中溜板传动连接；横梁左端与左中溜板固定连接，右中溜板顶面沿左右向设有多个带抱闸的直线滚动导轨副，横梁右端通过与多个带抱闸的直线滚动导轨副与右中溜板连接；横梁顶面设有梁导轨副，主轴箱通过梁导轨副与横梁导向连接；左三腔静压滑块组和右三腔静压滑块组上均设有对应的压力传感器，压力传感器的信号输出端与数控系统的对应输入端信号连接，数控系统的对应信号输出端与对应的带抱闸的直线滚动导轨副的抱闸控制装置的输入端信号连接；左滚珠丝杠副和右滚珠丝杠副同步传动。
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