CN208945752U - 一种数控机床电主轴的热补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数控机床电主轴的热补偿装置，包括温度测量装置和补偿系统，温度测量装置包括主轴温度测量计和环境温度测量计，补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，温度传感器与温度数据采集卡相连接，温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接。本实用新型结构简单，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及数控机床技术领域，更具体地说，是涉及一种数控机床电主轴的热补偿装置。
背景技术
任何情况下，制作机床部件所使用的材料都会受到自身温度的变化发生热胀冷缩的情况。随着科技的不断发展，更高的加工效率和更高的精度在机床加工领域的需求愈加迫切。
目前，数控机床加工领域中减小主轴热误差的方法为，在数控机床进行工作前，先开机进行热机一段时间，工作间隙中尽量保持主轴的高速转动，使主轴始终保持在热稳定的状态下，从而削弱主轴温度变化对加工精度造成的影响。
然而，此种方法需要在数控机床每次进行工作前进行较长的热机时间，从而大大降低了工作效率，此外，工作间隙保持主轴的高速转动，会导致一定的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种有效减小主轴温度变化对加工精度的影响，提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率的数控机床电主轴的热补偿装置。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种数控机床电主轴的热补偿装置，包括温度测量装置和补偿系统，所述温度测量装置包括主轴温度测量计、环境温度测量计，所述主轴温度测量计设置在主轴电机的表面上，所述环境温度测量计设置在数控机床的一侧上，所述补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，所述温度传感器与温度数据采集卡相连接，所述温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，所述温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，所述单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接。
作为优选的，所述温度传感器包括第一铂热电阻和第二铂热电阻，所述第一铂热电阻与主轴温度测量计信号连接，所述第二铂热电阻与环境温度测量计信号连接。
作为优选的，所述温度数据采集卡设置为ADAM-6015数据采集卡。
作为优选的，所述单片机控制模块设置为STM32F103C8T6芯片，所述STM32F103C8T6芯片设置为32位微控制器，程序存储容量为64KB，工作电压为2-3.6V。
作为优选的，所述温度测量装置还包括用于采集温度测点的测量芯棒和用于采集主轴伸长的位移传感器，所述测量芯棒装设在主轴电机的底部，所述位移传感器装设在数控机床上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型结构简单，包括温度测量装置和补偿系统，其中，温度测量装置包括主轴温度测量计和环境温度测量计，主轴温度测量计设置在主轴电机的表面上，环境温度测量计设置在数控机床的一侧上，补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，温度传感器与温度数据采集卡相连接，温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，并利用FANUC FOCAS函数通过对外部坐标进行偏移，从而减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的一种数控机床电主轴的热补偿装置的温度测量装置的结构示意图；
图2是本实用新型提供的一种数控机床电主轴的热补偿装置的补偿一通的组成结构图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参考图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种数控机床电主轴的热补偿装置，包括温度测量装置1和补偿系统2，其中，温度测量装置1包括主轴温度测量计3和环境温度测量计4，主轴温度测量计3设置在主轴电机的表面上，环境温度测量计4设置在数控机床的一侧上，补偿系统2包括温度传感器6、温度数据采集卡7和单片机控制模块8，温度传感器6与温度数据采集卡7相连接，温度数据采集卡7与单片机控制模块8相连接，温度传感器6与主轴温度测量计3和环境温度测量计4信号连接，单片机控制模块8通过以太网9与数控机床信号连接，下面结合附图对本实施例进行详细说明。
如图1和图2所示，温度测量装置1包括主轴温度测量计3、环境温度测量计4，主轴温度测量计3设置在主轴电机的表面上，环境温度测量计4设置在数控机床的一侧上，补偿系统2包括温度传感器6、温度数据采集卡7和单片机控制模块8，温度传感器6与温度数据采集卡7相连接，温度数据采集卡7与单片机控制模块8相连接，温度传感器6与主轴温度测量计3和环境温度测量计4信号连接，单片机控制模块8通过以太网9与数控机床信号连接，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，并利用FANUC FOCAS函数通过对外部坐标进行偏移，从而减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。
其中，温度传感器6用于获取环境温度和主轴测点温度的数据，本实施例中，温度传感器6包括第一铂热电阻和第二铂热电阻，第一铂热电阻与主轴温度测量计信号连接，第二铂热电阻与环境温度测量计信号连接，从而获取环境温度和主轴测点温度的数据。
其中，温度数据采集卡7用于采集温度传感器的温度数值，并将温度数值送入单片机控制模块8进行运输，本实施例中，温度数据采集卡7设置为ADAM-6015数据采集卡。
其中，单片机控制模块8用于分析和处理温度采集卡收集的数据，并通过已经建立的综合热误差模型，计算出外部坐标偏置数据，通过以太网9将外部坐标偏置数据发送给数控机床，并可实时与数控机床进行数据交换，监控数控机床的工作状态，本实施例中，单片机控制模块8设置为STM32F103C8T6芯片，STM32F103C8T6芯片设置为32位微控制器，程序存储容量为64KB，工作电压为2-3.6V。
较佳的，所述温度测量装置还包括用于采集温度测点的测量芯棒5和用于采集主轴伸长的位移传感器，测量芯棒5装设在主轴电机的底部，位移传感器装设在数控机床上，对前期主轴因温度不同引起的主轴伸长位移进行数据采集，采集的数据用于进行数学模型分析搭建。
工作时，温度传感器6接受主轴温度测量计3和环境温度测量计4传送过来的温度数据，温度数据采集卡7采集温度传感器6的温度数值，并将温度数值送入单片机控制模块8，单片机控制模块8分析和处理温度数据采集卡7收集的数据，并通过综合热误差模型，计算出外部坐标偏置数据，并将数据传送给数控机床，数控机床进行位移调整，至此完成完整动作。
综上所述，本实用新型结构简单，包括温度测量装置1和补偿系统2，其中，温度测量装置1包括主轴温度测量计3和环境温度测量计4，主轴温度测量计3设置在主轴电机的表面上，环境温度测量计4设置在数控机床的一侧上，补偿系统2包括温度传感器6、温度数据采集卡7和单片机控制模块8，温度传感器6与温度数据采集卡7相连接，温度数据采集卡7与单片机控制模块8相连接，温度传感器6与主轴温度测量计3和环境温度测量计4信号连接，单片机控制模块8通过以太网9与数控机床信号连接，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，并利用FANUC FOCAS函数通过对外部坐标进行偏移，从而减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种数控机床电主轴的热补偿装置，其特征在于：包括温度测量装置(1)和补偿系统(2)，所述温度测量装置(1)包括主轴温度测量计(3)和环境温度测量计(4)，所述主轴温度测量计(3)设置在主轴电机的表面上，所述环境温度测量计(4)设置在数控机床的一侧上，所述补偿系统(2)包括温度传感器(6)、温度数据采集卡(7)和单片机控制模块(8)，所述温度传感器(6)与温度数据采集卡(7)相连接，所述温度数据采集卡(7)与单片机控制模块(8)相连接，所述温度传感器(6)与主轴温度测量计(3)和环境温度测量计(4)信号连接，所述单片机控制模块(8)通过以太网(9)与数控机床信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床电主轴的热补偿装置，其特征在于：所述温度传感器(6)包括第一铂热电阻和第二铂热电阻，所述第一铂热电阻与主轴温度测量计(3)信号连接，所述第二铂热电阻与环境温度测量计(4)信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床电主轴的热补偿装置，其特征在于：所述温度数据采集卡(7)设置为ADAM-6015数据采集卡。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床电主轴的热补偿装置，其特征在于：所述单片机控制模块(8)设置为STM32F103C8T6芯片，所述STM32F103C8T6芯片设置为32位微控制器，程序存储容量为64KB，工作电压为2-3.6V。
5.根据权利要求1所述的一种数控机床电主轴的热补偿装置，其特征在于：所述温度测量装置(1)还包括用于采集温度测点的测量芯棒(5)和用于采集主轴伸长的位移传感器，所述测量芯棒(5)装设在主轴电机的底部，所述位移传感器装设在数控机床上。
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| CN201821764054.5U CN208945752U (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种数控机床电主轴的热补偿装置 |
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ID=66743330
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110174872A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-08-27 | 东莞市福思特科技有限公司 | 一种数控机床温升补偿系统及方法 |
| CN111618662A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-04 | 湖北文理学院 | 一种机床整机热误差特性测试方法 |
| CN113126566A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-07-16 | 四川大学 | 一种数控机床主轴轴向热误差物理建模方法 |
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2018
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| CN113126566B (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-24 | 四川大学 | 一种数控机床主轴轴向热误差物理建模方法 |
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