CN205021311U - 加工机的加工主轴热变形校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加工机的加工主轴热变形校准装置，该装置于加工主轴的旋转轴上装设有反射部件，于轴座上对应该反射部件的位置设有光学测头，该光学测头主要包括光发射器及光接收器，使光发射器的光束可经由旋转轴上的反射部件反射至光接收器，从而可测得该旋转轴上的反射部件的位置值，该光学测头进一步将该反射部件的位置值传输至一处理器，该处理器即可计算出该反射部件的位置变化量，从而准确获得该旋转轴于轴向的热伸长变形量，该处理器再将该旋转轴的热伸长变形量传输至加工机中的控制器，由该控制器对进给轴的进给量进行校正补偿，进而达到有效提升加工机的加工精度的目的。

Description

加工机的加工主轴热变形校准装置

技术领域

本实用新型涉及一种可准确获得旋转轴于轴向的热伸长变形量，并由控制器对进给轴的进给量进行校正补偿，进而达到有效提升加工机加工精度的加工主轴热变形校准装置。

背景技术

一般的加工机主要于加工主轴上装设加工刀具，从而对工作台上的加工件进行加工作业，依据不同的加工机型式，其加工的进给轴可以为加工主轴或工作台。虽然目前大部分的加工机采用计算机进行数值控制，可大幅提升其机械性能及加工精度，然而，在高速的精密切削过程中，加工主轴常会因高速旋转及高速切削造成轴向及径向的热变形，就该轴向的热变形而言，其轴向的热变形所产生的热伸长变形量将会改变原先设定的加工刀具与加工件之间的距离，进而造成进给轴的进给量误差，而该进给量误差对于高精度要求的精密机械加工而言，将会严重影响到加工机对加工件的加工精度。为了获得该加工主轴轴向的热伸长变形量，需要对进给轴的进给量进行校正补偿，目前有本领域技术人员通过位移计测量加工主轴轴向的热伸长变形量，但是，该位移计的配置成本过高，因此至今仍未能广泛应用；另有本领域技术人员于加工主轴上装设有温度传感器，以测量加工主轴的温度变化，再根据膨胀系数计算出加工主轴轴向的热伸长变形量，然而，由于加工主轴的热变形包括轴向变形及径向变形，因此仅根据温度变化计算的方式得到轴向热伸长变形量的数据并不客观，因此实质上并无法有效提升加工机的加工精度。

有鉴于此，本案发明人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种不仅可有效降低设备成本，且可准确获得旋转轴轴向的热伸长变形量，以对进给轴的进给量进行校正补偿，进而有效提升加工机加工精度的加工机的加工主轴热变形校准装置，以改善现有技术的缺点，此即为本实用新型的设计宗旨。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种加工机的加工主轴热变形校准装置，其于加工主轴的旋转轴上装设有反射部件，于轴座上对应该反射部件的位置设有光学测头，从而可测得该旋转轴上的反射部件的位置值，该光学测头将该反射部件的位置值传输至一处理器，该处理器即可计算出该反射部件的位置变化量，从而准确获得该旋转轴于轴向的热伸长变形量，再由加工机中的控制器依据该旋转轴的热伸长变形量对进给轴的进给量进行校正补偿，进而达到有效提升加工机的加工精度的目的。

本实用新型的目的之二在于提供一种加工机的加工主轴热变形校准装置，其中，该光学测头主要包括光发射器及光接收器，光发射器的光束可经由旋转轴上的反射部件反射至光接收器，从而可测得该旋转轴上的反射部件的位置值，该光学测头进一步将该反射部件的位置值传输至一处理器，该处理器即可计算出该反射部件的位置变化量，进而利用光学测头及处理器准确获得该旋转轴于轴向的热伸长变形量，达到有效降低设备成本的目的。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种加工机的加工主轴热变形校准装置，包括一反射部件、一光学测头、一处理器和一控制器，其中：

该反射部件装设于该加工主轴的旋转轴上，与该旋转轴同动旋转；

该光学测头装设于该加工主轴的轴座上，并使该光学测头对应于该反射部件的位置，该光学测头内设有光发射器及光接收器，该光发射器所发射的光束经由该反射部件反射至该光接收器，从而测得该反射部件的位置值；

该处理器连接于该光学测头，用于对该光学测头测得的该反射部件的位置值进行计算，从而计算出该反射部件的位置变化量；

该控制器用于控制加工机的进给轴的进给量，该控制器连接于该处理器，该控制器用于依据该处理器传输的该反射部的位置变化量对该进给轴的进给量进行校正补偿。

在本实用新型的一实施例中，该反射部件装设于该旋转轴上的隔环，该隔环的下表面经过平面抛光，从而呈现可反射光束的镜面型态。

在本实用新型的一实施例中，该光学测头中的光发射器所发射的光束为激光束或红外线光束。

在本实用新型的一实施例中，该处理器内具有运算单元，该运算单元用于对该光学测头传输的该反射部件的位置值进行计算，并计算出该反射部件的位置变化量。

在本实用新型的一实施例中，该反射部件的位置变化量为该旋转轴于轴向的热伸长变形量。

在本实用新型的一实施例中，该加工机的进给轴为加工主轴，该控制器用于对该加工主轴的进给量进行校正补偿。

在本实用新型的一实施例中，该加工机的进给轴为工作台，该控制器用于对该工作台的进给量进行校正补偿。

附图说明

图1为本实用新型中的加工主轴的局部剖面示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为本实用新型的控制示意图。

附图标记说明：10-轴座；11-轴承；13-弹性件；14-拉刀杆；15-夹爪；16-加工刀具；17-反射部件；20-光学测头；201-光发射器；202-光接收器；21-处理器；30-控制器。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实用新型中的加工主轴于外部设有固定不转动的轴座10，于该轴座10内则以多组轴承11架置旋转轴12，使得该旋转轴12可由旋转驱动源带动于轴座10内转动，该旋转轴12的内部迭设有提供拉刀所需力量的弹性件13以及于中心位置穿设有同动旋转的拉刀杆14，该拉刀杆14下端链接一可弹性开合的夹爪15，通过该夹爪15对加工刀具16进行拉刀或松刀，由于该部分并非为本实用新型的重点，且为现有技术，因此不予赘述。本实用新型主要于该旋转轴12上装设有反射部件17，从而使该反射部件17与旋转轴12同动旋转，于本实施例中，该反射部件17为装设于旋转轴12上的隔环，该隔环的下表面经过平面抛光，从而呈现可反射光束的镜面型态；本实用新型于轴座10上对应该反射部件17的位置设有光学测头20，使该光学测头20与轴座10呈固定不转动的状态，该光学测头20内主要包括光发射器201及光接收器202，该光发射器201发射的光束可为激光束或红外线光束，并可经由旋转轴12上的反射部件17反射至光接收器202，从而可测得该旋转轴12上的反射部件17的位置值，另外，该光学测头20连接至一处理器21，该光学测头20将该反射部件17的位置值传输至该处理器21，该处理器21内具有运算单元，运算单元可对光学测头20连续传输的反射部件17的位置值进行计算，从而计算出该反射部件17的位置变化量，由于反射部件17固定装设于旋转轴12上，因此该反射部件17的位置变化量即为旋转轴12于轴向的热伸长变形量，该处理器21连接至加工机中的控制器30，从而可将该旋转轴12于轴向的热伸长变形量传输至该控制器30，该控制器30控制加工机的各进给轴的进给量，可由该控制器30对加工机的进给轴的进给量进行校正补偿，其中，该进给轴如果为加工主轴，该控制器30则对加工主轴的进给量进行校正补偿，如果该进给轴为工作台，该控制器30则对该工作台的进给量进行校正补偿。

如图2、图3所示，当加工主轴的旋转轴12因高速旋转及高速切削产生轴向的热伸长变形量时，由于光学测头20的光发射器201连续地对旋转中的反射部件17发射光束，光接收器202也连续地接收来自于反射部件17的反射光束，因此该光学测头20会连续地将该反射部件17的位置值传输至该处理器21，该处理器21即对光学测头20连续传输的反射部件17的位置值进行计算，从而计算出该反射部件17的位置变化量，因此本实用新型利用光学测头20及处理器21可准确获得该旋转轴12于轴向的热伸长变形量，从而达到有效降低设备成本的目的；接着，当加工机的控制器30接收到来自于处理器21传输的旋转轴12于轴向的热伸长变形量信号时，该控制器30即对进给轴的进给量进行校正补偿；例如，当进给轴原预设的进给量为3mm，而测得旋转轴12于轴向的热伸长变形量为0.02mm时，则控制器30将对进给轴的进给量校正补偿为2.98mm，以避免因旋转轴12于轴向的热伸长变形量，使加工刀具对加工件造成过大的加工深度；反之，若接续测得旋转轴12于轴向的热伸长变形量为－0.02mm时，则控制器30将对进给轴的进给量校正补偿为3.02mm，以避免因旋转轴12于轴向的热伸长变形量，使加工刀具对加工件造成过小的加工深度，进而利用光学测头20及处理器21的配置，使控制器30可随着旋转轴12的热伸长变形量的变化对进给轴的进给量进行校正补偿，使本实用新型达到有效提升加工机的加工精度的目的。

综上，本实用新型不仅可有效降低设备成本，且可准确获得旋转轴轴向的热伸长变形量，以对进给轴的进给量进行校正补偿，进而有效提升加工机加工精度，实为一深具实用性及进步性的设计，然未见有相同的产品及刊物公开，从而允符实用新型专利申请要件，爰依法提出申请。

Claims (7)

1.一种加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，包括一反射部件、一光学测头、一处理器和一控制器，其中：

该反射部件装设于该加工主轴的旋转轴上，与该旋转轴同动旋转；

该光学测头装设于该加工主轴的轴座上，并使该光学测头对应于该反射部件的位置，该光学测头内设有光发射器及光接收器，该光发射器所发射的光束经由该反射部件反射至该光接收器，从而测得该反射部件的位置值；

该处理器连接于该光学测头，用于对该光学测头测得的该反射部件的位置值进行计算，从而计算出该反射部件的位置变化量；

该控制器用于控制加工机的进给轴的进给量，该控制器连接于该处理器，该控制器用于依据该处理器传输的该反射部的位置变化量对该进给轴的进给量进行校正补偿。

2.根据权利要求1所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该反射部件装设于该旋转轴上的隔环，该隔环的下表面经过平面抛光，从而呈现可反射光束的镜面型态。

3.根据权利要求1所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该光学测头中的光发射器所发射的光束为激光束或红外线光束。

4.根据权利要求1所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该处理器内具有运算单元，该运算单元用于对该光学测头传输的该反射部件的位置值进行计算，并计算出该反射部件的位置变化量。

5.根据权利要求4所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该反射部件的位置变化量为该旋转轴于轴向的热伸长变形量。

6.根据权利要求1所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该加工机的进给轴为加工主轴，该控制器用于对该加工主轴的进给量进行校正补偿。

7.根据权利要求1所述的加工机的加工主轴热变形校准装置，其特征在于，该加工机的进给轴为工作台，该控制器用于对该工作台的进给量进行校正补偿。