[发明专利]数控机床托板热误差自动补偿装置

说明书

提供一种数控机床托板热误差自动补偿装置，床鞍通过底座Ⅰ位于托板热误产生后的运动极限位置固定安装高精度回零传感器；托板通过底座Ⅱ固定安装与高精度回零传感器相对安装的触头；且当托板运动过极限位置产生热误差时触头与高精度回零传感器相互对接以触发高精度回零传感器输出有效电信号至数控机床与自动对刀仪的对刀装置相连接的刀具控制器通过刀具补偿消除托板热误差。本发明改造简单；成本低廉；有效解决了现有技术下数控机床托板热误差自动补偿系统设计结构复杂；受电磁干扰影响较大；成本高；系统软硬件改动较大；不适用于小型加工中心应用；不易实现的技术问题。

技术领域

本发明属机加工热误差补偿装置技术领域，具体涉及一种数控机床托板热误差自动补偿装置。

背景技术

数控机床工作过程中由于主轴系统轴承摩擦生热，会使得主轴发生热漂移，托板进给系统的丝杠螺母副及两端的支撑轴承摩擦生热，会使得丝杠轴向伸长，导程增大，螺母座发生漂移，整个床体也会受热变形，最终导致工件与刀具的相对位置发生变化产生了热误差。目前，消除热变形误差在线补偿系统的研究中：大多集中在在机构关键点安装多个温度传感器，从而建立多个温度采集点对应的热变形数学模型，并通过该数学模型接软件分析，向伺服控制系统发送指令复位来实现热误差校正。其弊端在于：在机床多个点安装温度传感器；不仅成本高，而且不适用于小型加工中心；再者受电磁干扰影响，温度传感器本身的测量误差无法消除；加之，温度传感器的温度测点安装位置不好确定；需要结合建立研究对象有限元模型，确定热源和边界条件，再利用有限元分析软件计算其瞬态温度场T(t)和热变形量Y(t)才能得到所要结果。可见，上述热误差消除方式，需要对数控机床现有软件系统和硬件系统均做出较大改动方能实现；性价比低；可实现性不够理想。此外，一些结构较为简单的诸如公布号为CN 104690606A的一种用于控制数控机床滑枕热误差的结构装置设计中，虽然依赖光栅尺板条和光栅读数头与滑枕电机形成闭环控制实现了滑枕的热误差补偿设计，但是基于光栅尺的反馈建立闭环自动控制系统，精度要求高，反馈回路的引入增加了系统的复杂性，对此，现提供一种更为简单；更易实现的技术方案，实现托板的热误差补偿，有效保证并提高数控机床的加工精度。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种数控机床托板热误差自动补偿装置，通过在床鞍安装当回零开关使用的高精度回零传感器；在托板安装当托板热误差产生运动偏置后超过极限位置时与高精度回零传感器触碰对接的触头；利用数控机床现有的自动对刀仪中的对刀控制器完成刀具补偿以消除托板产生的热误差；改造简单；成本低廉；解决现有技术下数控机床托板热误差自动补偿系统设计结构复杂；受电磁干扰影响较大；成本高；系统软硬件改动较大；不适用于小型加工中心应用；不易实现的技术问题。

本发明采用的技术方案：数控机床托板热误差自动补偿装置，具有床鞍和托板，其特征在于：所述床鞍通过底座Ⅰ固定安装高精度回零传感器；且高精度回零传感器位于托板热误产生后的运动极限位置沿托板线性位移方向平行安装；所述托板托板通过底座Ⅱ固定安装随托板同时同步线性往复运动的触头；且触头沿托板线性位移方向与高精度回零传感器相对安装；且当托板运动过极限位置产生热误差时所述触头与高精度回零传感器相互对接以触发高精度回零传感器输出有效电信号；所述高精度回零传感器与数控机床的刀具控制器相连接；所述刀具控制器与自动对刀仪的对刀装置相连接。

上述技术方案中，为进一步简化装置结构，降低装置实现难度：所述高精度回零传感器包括高精度接触开关。

上述技术方案中，为延长装置使用寿命；并方便调节、拆卸、检修维护和更换触头以及传感器：所述高精度回零传感器和触头均位于机床壳体侧护板内隐藏式安装；所述侧护板与数控机床机身壳体可拆卸固连为一体。