[实用新型]数控机床热误差测量集成系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控机床热误差补偿技术，更具体地说是一种能实时多通道数据采集及处理的数控机床热误差测量集成系统。

背景技术

数控机床是工业现代化的基石，高速、精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向。

在我国，现阶段数控机床热误差测量的所有系统中都是对机床中温度值和热位移变形量分别进行测量，如申请号为ZL2009100502897、名称为“位移测量系统及其测量方法”的中国专利说明书中公开了一种位移测量系统，包括微处理器及与微处理器相连接的显示装置和键盘，通过这一系统实现对位移测量方向进行选择和对多个区间测量值的位移测量误差补偿值的补偿；申请号ZL200410006419、名称为“一种温度测量系统及方法”的中国专利申请说明书中公开的系统包括处理器、一个以上的测温单元、显示单元、输入单元和通信接口单元，用于实现数字化测量温度。这两个专利文献中记载的技术方案都是可以实现单独对数控机床的温度和位移测量，但无法满足数控机床热误差测量所需的同时获得热位移量和温度值功能，且不具备实时误差建模功能。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种简单实用、低成本、高精度的数控机床热误差测量集成系统，为数控机床热误差补偿研究及应用给予试验装置的支持。

本实用新型为技术问题采用如下技术方案：

本实用新型数控机床热误差测量集成系统的结构特点是由温度测量单元、热位移测量单元、工控机和显示单元共同构成；

所述温度测量单元是在数控机床各温度敏感点上设置温度传感器，所述温度传感器输出的温度检测信号经温度变送器信号放大后由数据采集卡获得温度检测数据；在所述热位移测量单元中，设置电感式位移传感器用于测量数控机床的主轴热位移变形量，所述主轴热位移变形量经位移变送器信号放大后由数据采集卡获得热位移变形量检测数据；

设置所述主轴热位移变形量与温度检测信号为同时采样，实时保存在同一台工控机中，并通过显示单元对于温度检测数据及热位移变形量检测数据进行实时显示；

所述工控机针对实时保存的各温度检测数据及热位移变形量检测数据，利用热误差函数进行实时阶段性建模并进行各温度检测数据及热位移变形量检测数据的精度评定，判断模型的稳定性及精度。

本实用新型数控机床热误差测量集成系统的结构特点也在于：

所述温度传感器设置为磁吸附式结构，由前端可用于吸附的永磁头和紧贴永磁头设置的温度敏感器件构成。

设置用于固定各电感传感器的一体化夹具，在所述一体化夹具上，各电感传感器与作为被测对象的主轴之间的距离通过夹具上的调节螺杆可以调节。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型提供了一种专用的数控机床热误差补偿设备，为数控机床热误差补偿研究及应用给予了试验装置的支持。

2、本实用新型设置实时显示功能模块，系统在进行温度及热位移采样的同时，操作界面上的各温度数值及位移值显示框实时显示测量数值，点击需要查询的显示框，则该框所采样数据以坐标曲线图形方式实时显示该点温度或热位移变化规律，便于试验人员及时发现试验进展及可能出现的故障问题，保证试验的顺利进行。

3、本实用新型利用系统内的数学建模参数评价单元可对阶段性建模参数进行精度评定，判断模型的稳定性及精度，解决采样数据量不同造成的建模精度的损失及稳定性问题。这种建模和自我评价功能实时性强、精度高、稳定性，对使用者科研水平要求低，便于推广使用；可根据需要进行实时阶段性最佳温度点选取及建模并给予显示。

4、本实用新型中采用磁吸附式温度传感器，便于数控机床上任意位置上的安置，简单方便、性能可靠。

5、本实用新型中采用电感传感器价格低、精度高；其一体化夹具、结构简单、工作可靠，实际应用中可简单快捷地调节电感传感器与测量对象的距离，达到最佳测量区域，极大的节约了测量调试时间。

附图说明

图1为本实用新型系统构成方框图；

图2为本实用新型温度传感器结构示意图；

图3为本实用新型电感式位移传感器安装示意图；

图4为本实用新型一体化夹具在数控机床上的安装示意图。

图中标号：1永磁头；2温度敏感器件；3支撑板；4导向块；5限位块；6电感传感器；7调节螺杆；8主轴；9工作台；10一体化夹具；11压板。

具体实施方式

参见图1，本实施例中的数控机床热误差测量集成系统是由温度测量单元、热位移测量单元、工控机和显示单元共同构成；