CN203843602U - 一种数控镗铣床的挠度补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数控镗铣床的挠度补偿装置，数控镗铣床包括设于滑座上的立柱，立柱上设有安装滑枕的滑枕座，滑枕和滑枕座连接数控设备，数控镗铣床配合设置有工作台，挠度补偿装置包括设于滑枕工作端部下表面的探测头，探测头内设有信号发射机构，工作台上设有上表面均匀铺设了若干信号接收机构的基准带，探测头和基准带配合设置，信号发射机构与信号接收机构配合设置；信号接收机构与数控设备连接。本实用新型提高机床Y坐标的精度，能较为准确补偿滑枕自体伸缩和带附件伸缩的非线性误差，最大程度消除多个相同滑枕部件之间的个性综合误差，在几乎不增加机床成本的基础上大大提高机床精度和性能，保证产品质量优异、准度高，工作效率更高。

Description

一种数控镗铣床的挠度补偿装置

技术领域

本实用新型属于机床的零件、部件或附件，如仿形装置或控制装置；以特殊零件或部件的结构为特征的通用机床；不针对某一特殊金属加工用途的金属加工机床的组合或联合的技术领域，特别涉及一种能实时自行反馈挠度误差并修整误差的数控镗铣床的挠度补偿装置。

背景技术

随着国内经济建设的快速发展，工业企业的不断发展壮大，大型箱体类零件的加工已成为国内急需解决的关键性问题，要求机床生产厂家发展能够制造可以用于大型箱体类零件加工的数控镗铣床，以满足国内重型机械、工程机械、机车车辆、大型电机、水轮机、汽轮机、船舶、核电及大型环保设备等市场发展的需要，大型数控镗铣床作为机械装备母机，在造船、工程机械、航空航天、汽车、铁路、风力设备、风电设备、动力设备和石化设备等方面均有着不可替代的作用，这就促使机床加工设备向大重型、高精度、高速、智能化等趋势发展，加之其它重型机械行业对大型数控镗铣床的发展需求，其具有广阔的市场前景，由此也可见其在国民经济发展中的所起到重要作用及所处的重要地位。同时为应对当前金融危机，国家制定并出台了将大型数控机床列为振兴规划发展的重大装备的重大科技专项，这既表明了国家对重型机床装备制造的高度重视，又体现了重型机床在国家装备制造业中的重要战略地位。

在大型数控镗铣床中，方形滑枕主轴结构被广泛应用，其作为重要的工作部件，在作业的过程中，需要伸出及回缩移动来配合不同工位的加工。由于滑枕本身的重量很大，它的移动会使得立柱前后两条导轨受力不均，并且由于自重，滑枕会产生弯曲变形，从而产生了滑枕的“低头”现象，且其伸出距离越长“低头”就越厉害，即是所谓的挠度变形。随着数控镗铣床的发展，为了扩大工艺范围和提高效率，在滑枕添加各种附件头用于各种工件的加工是必不可少的，这更加重了滑枕的“低头”误差，严重破坏了机床的几何精度，导致加工能力的下降。

现有技术中，为了减少滑枕的挠度变形，目前国内外普遍采取的方法均为机械式修正装置的硬件补偿来提高滑枕及主轴的刚度进而提高其回转精度，例如在机床滑枕内部安装加强杆以提高滑枕刚度、对主轴滑枕内部与主轴接触的轴承施加一定的预紧力、消除轴承间隙进而使滚动轴承产生微量弹性变形、增加主轴轴系刚度、采用对滑枕有限元分析、采用预加工滑枕变形以抵消滑枕低头等。上述措施对于减少滑枕的“低头”现象都能取得一定的效果，但是滑枕的挠度变形和滑枕的伸缩量是非线性关系，通过以上措施只能对变形进行补益，而无法将滑枕的低头误差减到最小值。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有技术中，为了减少滑枕的挠度变形，普遍采取的方法均为机械式修正装置的硬件补偿来提高滑枕及主轴的刚度进而提高其回转精度，虽然对于减少滑枕的“低头”现象都能取得一定的效果，但是滑枕的挠度变形和滑枕的伸缩量是非线性关系，通过以上措施只能对变形进行补益，而无法将滑枕的低头误差减到最小值的问题，进而提供了一种优化结构的数控镗铣床的挠度补偿装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种数控镗铣床的挠度补偿装置，所述数控镗铣床包括设于滑座上的立柱，所述立柱上配合设有滑枕座，所述滑枕座上安装有滑枕，所述滑枕和滑枕座连接有数控设备，所述数控镗铣床配合设置有工作台，所述挠度补偿装置包括设于滑枕工作端部下表面的探测头，所述探测头内设有信号发射机构，所述工作台上设有基准带，所述基准带的上表面均匀铺设有若干信号接收机构，所述探测头和基准带配合设置，所述信号发射机构与所述信号接收机构配合设置；所述信号接收机构与所述数控设备连接。

优选地，所述探测头内设有红外信号发射机构，所述基准带的上表面均匀铺设有红外信号接收机构。

优选地，所述探测头为短柱形结构或圆片状结构。

优选地，所述挠度补偿装置还包括设于探测头和滑枕之间的活动环，所述活动环一端安装于滑枕上，另一端与探测头连接。

本实用新型提供了一种优化结构的数控镗铣床的挠度补偿装置，通过配合设置在数控镗铣床上的挠度补偿装置，实时利用分别设于滑枕工作端部的探测头内的信号发射机构和设于工作台上的基准带内的信号接收机构来检测滑枕工作端部在安装上各种附件工作头后连带滑枕的伸出量产生的形变及因此造成的高度差值并反馈给数控设备，由数控设备对数据进行处理后控制滑枕座直接在立柱上提升以补偿滑枕“低头”的误差；本实用新型较大提高了机床的Y坐标的精度，能够较为准确的补偿滑枕自体伸缩和带附件伸缩时的非线性误差，且尽可能消除多个相同滑枕部件之间的个性综合误差，在几乎不增加机床成本的基础上大大提高了机床精度和性能，保证了产品质量优异、准度高，工作效率更高。

附图说明

图1为本实用新型的主视图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图所示，本实用新型涉及一种数控镗铣床的挠度补偿装置，所述数控镗铣床包括设于滑座1上的立柱2，所述立柱2上配合设有滑枕座3，所述滑枕座3上安装有滑枕4，所述滑枕4和滑枕座3连接有数控设备，所述数控镗铣床配合设置有工作台5，所述挠度补偿装置包括设于滑枕4工作端部下表面的探测头6，所述探测头6内设有信号发射机构7，所述工作台5上设有基准带8，所述基准带8的上表面均匀铺设有若干信号接收机构9，所述探测头6和基准带8配合设置，所述信号发射机构7与所述信号接收机构9配合设置；所述信号接收机构9与所述数控设备连接。

本实用新型中，采用了直接垂度补偿的补偿形式。机床工作的过程中，一般都会由于滑枕4自重或是更多的附加工作头或是滑枕4伸出距离较长时而导致在垂直轴方向发生挠度变形。直接垂度补偿的原理是在滑枕4行程范围内均分若干位置点，通过实际运行滑枕4顺序到达均分点并分别测量滑枕4端部的低头数值，并作为垂度螺距补偿值预设入数控系统对滑枕座3的工作高度进行实时补偿；同时，机床所带附件头（垂直铣头，万能铣头，平旋盘等）的重量都不一样，即使已经明确了滑枕4伸出在相同的坐标位置时，使用不同的附件头进行加工，滑枕4低头的数值也都不一样，上述的操作值亦会由于外界因素的变化而发生波动。故本实用新型采用上述原理，在数控镗铣床上设置挠度补偿装置，通过在滑枕4工作端部下表面设置设有信号发射机构7的探测头6，在工作台5上设置上表面均匀铺设信号接收机构9的基准带8，通过探测头6和基准带8上配合设置的信号发射机构7和信号接收机构9来测量滑枕4形变的数量，由于滑枕4的工作端一旦低头，探测头6本身就可能无法处于垂直的位置，导致了其无法确定探测头6内的信号发射机构7具体和基准带8上哪一个位置的信号接收机构9配合工作，故滑枕4本身亦与数控设备实时连接以反馈滑出量并由此数据确定信号发射机构7具体和哪一个位置的信号接收机构9配合工作，得到挠度变形量W，再次反馈给数控设备，数控设备控制滑枕座3抬升W高度，克服形变带来的高度影响。

本实用新型采用的补偿方式较大提高机床的Y坐标精度，能够较为准确的补偿滑枕4伸缩和带附件伸缩时的非线性误差，且尽可能消除了多个相同滑枕4部件之间的个性综合误差，在几乎不增加机床成本的基础上大大提高产品性能。

本实用新型的补偿方式可以进一步与机械式的硬件补偿结合，更好的提高机床的工作精度。

本实用新型中，信号发射机构7和信号接收机构9可以依本领域技术人员设计与数控设备连接，只需要通过信号的收发测得高度差值的变化量即可。

所述探测头6内设有红外信号发射机构，所述基准带8的上表面均匀铺设有红外信号接收机构。

本实用新型中，探测头6内的信号发射机构7设为红外信号发射机构，基准带8的上表面均匀铺设的信号接收结构9为红外信号接收机构，即普通的红外信号收发设备即能完成本实用新型的测量值，如果需要更为精确的数据，则本领域技术人员可以依据实际的情况对信号发射机构7和信号接收机构9做进一步的调整。

所述探测头6为短柱形结构或圆片状结构。

本实用新型中，由于滑枕4的工作端一旦低头，探测头6本身就可能无法处于垂直的位置，导致了其无法确定探测头6内的信号发射机构7具体和基准带8上哪一个位置的信号接收机构9配合工作，故设计探测头6本身是以短柱形结构或者是圆片状结构设置在滑枕4端部的下表面，能保证探测头6对于垂直方向的偏离角度尽可能的小，确保探测头6与基准带8的配合更为精确。

所述挠度补偿装置还包括设于探测头6和滑枕4之间的活动环，所述活动环一端安装于滑枕4上，另一端与探测头6连接。

本实用新型中，由于滑枕4的工作端一旦低头，探测头6本身就可能无法处于垂直的位置，导致了其无法确定探测头6内的信号发射机构7具体和基准带8上哪一个位置的信号接收机构9配合工作，即使探测头6是短柱形结构或圆片形结构亦会产生一定的垂直方向上的偏移，故在探测头6和滑枕4之间设置活动环，活动环本身可以让探测头6在一定范围内活动，由于重力的作用可以确保探测头6处于垂直方向上，即信号发射机构7发射的信号处于垂直方向上，此时探测头6内的信号发射机构7与该水平伸出距离上的基准带8上表面的信号接收机构9能最好的配合，测量出的两点距离值最为精确，即挠度补偿的效果更好，滑枕座3的抬升距离最准确，工件加工的位置亦更为精准。

本实用新型解决了现有技术中，为了减少滑枕4的挠度变形，普遍采取的方法均为机械式修正装置的硬件补偿来提高滑枕4及主轴的刚度进而提高其回转精度，虽然对于减少滑枕4的“低头”现象都能取得一定的效果，但是滑枕4的挠度变形和滑枕4的伸缩量是非线性的关系，通过以上措施只能对变形进行补益，而无法将滑枕4的低头误差减到最小值的问题，通过设置在数控镗铣床上的挠度补偿装置，实时利用分别设于滑枕4工作端部的探测头6内的信号发射机构7和设于工作台5上的基准带8内的信号接收机构9来检测滑枕4工作端部在安装上各种附件工作头后连带滑枕4的伸出量产生的形变及因此造成的高度差值并反馈给数控设备，由数控设备对数据进行处理后控制滑枕座3直接在立柱2上提升以补偿滑枕4“低头”的误差；本实用新型较大提高了机床的Y坐标的精度，能够较为准确的补偿滑枕4自体伸缩和带附件伸缩时的非线性误差，且尽可能消除多个相同滑枕4部件之间的个性综合误差，在几乎不增加机床成本的基础上大大提高了机床精度和性能，保证了产品质量优异、准度高，工作效率更高。

Claims (4)

1.一种数控镗铣床的挠度补偿装置，所述数控镗铣床包括设于滑座上的立柱，所述立柱上配合设有滑枕座，所述滑枕座上安装有滑枕，所述滑枕和滑枕座连接有数控设备，所述数控镗铣床配合设置有工作台，其特征在于：所述挠度补偿装置包括设于滑枕工作端部下表面的探测头，所述探测头内设有信号发射机构，所述工作台上设有基准带，所述基准带的上表面均匀铺设有若干信号接收机构，所述探测头和基准带配合设置，所述信号发射机构与所述信号接收机构配合设置；所述信号接收机构与所述数控设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控镗铣床的挠度补偿装置，其特征在于：所述探测头内设有红外信号发射机构，所述基准带的上表面均匀铺设有红外信号接收机构。

3.根据权利要求1所述的一种数控镗铣床的挠度补偿装置，其特征在于：所述探测头为短柱形结构或圆片状结构。

4.根据权利要求1所述的一种数控镗铣床的挠度补偿装置，其特征在于：所述挠度补偿装置还包括设于探测头和滑枕之间的活动环，所述活动环一端安装于滑枕上，另一端与探测头连接。