CN211403217U - 一种数控机床的热位移误差测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种数控机床的热位移误差测量装置，包括待测量体、若干位移测量传感器、传感器固定支架、若干温度传感器以及数据采集装置，传感器固定支架固定在刀架部件上，位移测量传感器固定在传感器固定支架上，待测量体一端固定在主轴部件上，位移测量传感器与温度传感器均与数据采集装置通过线缆进行连接，数据采集装置设和所有温度传感器安装在数控机床中。本实用新型提供的一种数控机床的热位移误差测量装置，通过传感器固定支架上的位移测量传感器以及待测量体实时测量在不同温度下的刀架部件和主轴部件之间相对位置上存在的热位移差，得到的热位移差更加精准。

Description

一种数控机床的热位移误差测量装置

技术领域

本实用新型涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床的热位移误差测量装置。

背景技术

数控机床的主轴和进给轴等部件是保证机床性能和精度要求的关键部件。机床受外部热源(环境温度)和内部热源(如电动机、液压装置、电气系统和轴承运转等)的影响，使机床各部分温度发生变化，由于机床结构中不同材料的热膨胀系数不同，因此机床各部分的变形也会不同，这就导致机床产生了热变形。热变形不仅会破坏机床的原始几何精度、加快运动件磨损，甚至会导致零件加工尺寸精度的异常和报废。因此对于精密机床和自动化机床，热变形的影响尤其不能忽视。

在高端数控机床等精密加工机械中，由机床热变形所引起的加工误差占总误差的约40％-70％。因此，改善机床的热态特性，减少热误差是提高数控机床加工精度及稳定性的重要途径。目前是通过以下几种途径来改善机床的热特性并减小热误差，例如：

1)改善热环境和降低热源的发热强度；

2)改进机床的结构设计或增加高精度的光栅尺配置；

3)控制机床重要部件的温升，采取措施对其进行有效的冷却和散热；

上述传统的改进热误差的方法都是在对机床结构、机床环境进行改进，改善的效果有限，无法做到完全避免热误差。因此若完全解决热误差的问题必须测量得到热误差的大小，根据热误差的大小对数控机床进行误差补偿，从而才能完全解决数控机床存在的热误差问题。目前对于数控机床的热误差补偿不够精准。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种数控机床的热位移误差测量装置，其能解决目前无法测量到精准的热误差值的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种数控机床的热位移误差测量装置，所述数控机床包括刀架部件、主轴部件，包括待测量体、若干位移测量传感器、传感器固定支架、若干温度传感器以及数据采集装置，所述传感器固定支架固定在所述刀架部件上，所述位移测量传感器固定在所述传感器固定支架上，所述待测量体一端固定在所述主轴部件上，所述位移测量传感器与所述温度传感器均与所述数据采集装置通过线缆进行连接，所述数据采集装置设和所有所述温度传感器安装在所述数控机床中，当进行热位移误差测量时，所述刀架部件带动所述传感器固定支架移动至所述主轴部件上的所述待测量体处。

进一步地，所述传感器固定支架为T型支架，所述传感器固定支架包括第一测量端、第二测量端和固定端，所述第一测量端、所述第二测量端以及所述固定端相互连接，所述第一测量端与所述第二测量端垂直，所述位移测量传感器固定在所述第一测量端和所述第二测量端，所述固定端固定在所述刀架部件底部，所述待测量体为含有若干阶梯的部件。

进一步地，所述位移测量传感器数量为两个，所述第一测量端固定一个所述位移测量传感器，所述第二测量端固定一个所述位移测量传感器。

进一步地，所述第一测量端和所述第二测量端均设置有通孔，所述位移测量传感器卡扣固定在所述通孔内。

进一步地，当进行热位移误差测量时，所述第一测量端上的所述位移测量传感器移动至所述待测量体的阶梯处。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本申请的一种数控机床的热位移误差测量装置，包括待测量体、若干位移测量传感器、传感器固定支架、若干温度传感器以及数据采集装置，传感器固定支架固定在刀架部件上，位移测量传感器固定在传感器固定支架上，待测量体一端固定在主轴部件上，位移测量传感器与温度传感器均与数据采集装置通过线缆进行连接，数据采集装置设和所有温度传感器安装在数控机床中，当进行热位移误差测量时，刀架部件带动传感器固定支架移动至主轴部件上的待测量体处。通过传感器固定支架上的位移测量传感器以及待测量体实时测量在不同温度下的刀架部件和主轴部件之间相对位置上存在的热位移差，得到的热位移差更加精准，可以根据测量得到的热位移差对数控机床进行精准的误差补偿。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种数控机床的热位移误差测量装置的部分结构的剖面示意图；

图2为本实用新型的一种数控机床的热位移误差测量装置的部分结构示意图；

图3为本实用新型的一种数控机床的热位移误差测量装置的传感器固定支架的结构示意图。

图中：1、待测量体；2、位移测量传感器；3、传感器固定支架；31、第一测量端；32、第二测量端；33、固定端；4、刀架部件；5、主轴部件；6、温度传感器；7、通孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-3所示，本实用新型的一种数控机床的热位移误差测量装置，本实施例中的数控机床包括刀架部件4、主轴部件5、主轴箱体、进给轴、冷却液水箱、床身、电动机等，数控机床的具体结构为现有技术，此处不再赘述。热位移误差测量装置包括待测量体1、若干位移测量传感器2、传感器固定支架3、若干温度传感器6、数据采集装置。本实施例中传感器固定支架3为T型支架，所述传感器固定支架3包括第一测量端31、第二测量端32和固定端33，所述第一测量端31、所述第二测量端32以及所述固定端33相互连接，所述第一测量端31与所述第二测量端32垂直，固定端33与第二测量端32垂直，所述位移测量传感器2固定在所述第一测量端31和所述第二测量端32，所述固定端33固定在所述刀架部件4底部；本实施中位移测量传感器2的数量为2个，一个固定在传感器固定架上的第一测量端31，一个固定在传感器固定支架3上的第二测量端32，位移测量传感器2为电涡流或激光类型的高精度位移测量传感器2，分辨率在0.5μm以下，测量误差在±2μm左右，可满足数控机床中高精度测量的要求；且第一测量端31的平行方向为刀架部件4相对于主轴部件5在X轴的运动方向，第二测量端32的平行方向为刀架部件4相对于主轴部件5在Z轴的运动方向。待测量体1为含有若干阶梯的部件，待测量体1一端固定在主轴部件5的一端，数据采集装置安装的数控机床内部，若干温度传感器6分别放置在数控机床不同的靠近热源处，例如放置在主轴箱体中，放置在进给轴上的丝杠螺母上、放置在冷却液水箱处等，温度传感器6的数量和安装位置根据数控机床内部实际热源的位置和数量来确定。所述位移测量传感器2与所述温度传感器6均与所述数据采集装置通过线缆进行连接，数据采集装置获取位移测量传感器2和温度传感器6测量的位移数据和温度数据。

在本实施例中，所述第一测量端31和所述第二测量端32均设置有通孔7，所述位移测量传感器2卡扣固定在所述通孔7内。

在进行测量时，控制刀架部件4带动传感器固定支架3移动至待测量体1处，分别使第一测量端31上的位移测量传感器2移动至待测量体1的不同阶梯处，此时第一测量端31上的位移测量传感器2和第二测量端32上的位移测量传感器2均靠近待测量体1，进行位置测量，并将测量得到的数据发送至数据采集装置，同时不同的温度传感器6将测量得到的温度数据发送至数据采集装置。

本实用新型中的一种数控机床的热位移误差测量装置，包括待测量体、若干位移测量传感器、传感器固定支架、若干温度传感器以及数据采集装置，所述传感器固定支架固定在所述刀架部件上，所述位移测量传感器固定在所述传感器固定支架上，所述待测量体一端固定在所述主轴部件上，所述位移测量传感器与所述温度传感器均与所述数据采集装置通过线缆进行连接，所述数据采集装置设和所有所述温度传感器安装在所述数控机床中，当进行热位移误差测量时，所述刀架部件带动所述传感器固定支架移动至所述主轴部件上的所述待测量体处。通过传感器固定支架上的位移测量传感器以及待测量体实时测量在不同温度下的刀架部件和主轴部件之间相对位置上存在的热位移差，得到的热位移差更加精准，可以根据测量得到的热位移差对数控机床进行精准的误差补偿。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数控机床的热位移误差测量装置，所述数控机床包括刀架部件、主轴部件，其特征在于：包括待测量体、若干位移测量传感器、传感器固定支架、若干温度传感器以及数据采集装置，所述传感器固定支架固定在所述刀架部件上，所述位移测量传感器固定在所述传感器固定支架上，所述待测量体一端固定在所述主轴部件上，所述位移测量传感器与所述温度传感器均与所述数据采集装置通过线缆进行连接，所述数据采集装置设和所有所述温度传感器安装在所述数控机床中，当进行热位移误差测量时，所述刀架部件带动所述传感器固定支架移动至所述主轴部件上的所述待测量体处。

2.如权利要求1所述的一种数控机床的热位移误差测量装置，其特征在于：所述传感器固定支架为T型支架，所述传感器固定支架包括第一测量端、第二测量端和固定端，所述第一测量端、所述第二测量端以及所述固定端相互连接，所述第一测量端与所述第二测量端垂直，所述位移测量传感器固定在所述第一测量端和所述第二测量端，所述固定端固定在所述刀架部件底部，所述待测量体为含有若干阶梯的部件。

3.如权利要求2所述的一种数控机床的热位移误差测量装置，其特征在于：所述位移测量传感器数量为两个，所述第一测量端固定一个所述位移测量传感器，所述第二测量端固定一个所述位移测量传感器。

4.如权利要求2所述的一种数控机床的热位移误差测量装置，其特征在于：所述第一测量端和所述第二测量端均设置有通孔，所述位移测量传感器卡扣固定在所述通孔内。

5.如权利要求2所述的一种数控机床的热位移误差测量装置，其特征在于：当进行热位移误差测量时，所述第一测量端上的所述位移测量传感器移动至所述待测量体的阶梯处。

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