[发明专利]机床误差补偿装置及含有该装置的数控机床

说明书

技术领域

本发明涉及一种三自由度精密加工机床误差补偿装置和含有该误差补偿装置的数控机床，具体地说是涉及精密加工中，带动夹具产生补偿位移对加工机床误差进行实时补偿的三自由度误差补偿装置和含有该误差补偿装置的数控机床。

背景技术

由于驱动电机的发热，运动部件的摩擦发热以及环境温度变化造成的机床热变形，均会对机床运动轴位置产生附加误差，这将直接影响机床的定位精度，从而影响工件的加工精度。在精密加工中，热误差是机床总误差的主要部分。减少机床热误差的方法主要有两种，优化机床结构设计和热误差补偿控制。优化机床结构设计会大大提高成本且生产周期较长，而热误差补偿控制是经济有效的方法。现有的热误差补偿技术大多使用温度监控的位移补偿方法，通过温度传感器和位移传感器分别获得所要检测的温度值和位移值，建立机床热误差模型。实时补偿时，热误差模型根据温度传感器测得的温度值计算出误差补偿值，输入到伺服进给系统，伺服进给系统根据所提供的控制信号和补偿数据自动进行误差的实时补偿。这种补偿方法受到数控系统和伺服进给系统本身产生误差两个方面的制约。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够提高数控机床加工精度、实时补偿数控机床误差的外部三自由度精密加工机床误差补偿装置和含有该误差补偿装置的数控机床。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种三自由度精密加工机床误差补偿装置，该补偿装置还包括位于底部的底座、位于底座上并与其沿X方向滑动连接的第一滑块、位于第一滑块上并与其沿Y方向滑动连接的第二滑块和固接在第二滑块上的Z方向微驱动机构，第一滑块和第二滑块分别设有驱动机构；所述第一滑块的驱动机构包括第一压电陶瓷驱动器、第一垫片、第一预紧螺栓、第一压电陶瓷驱动器支座和第一弹性铰链，所述第一压电陶瓷驱动器支座固定在所述底座上，所述第一预紧螺栓螺纹连接在所述第一压电陶瓷驱动器支座上，所述第一压电陶瓷驱动器被所述第一预紧螺栓压紧在所述第一压电陶瓷驱动器支座和所述第一滑块之间，在所述第一压电陶瓷驱动器的尾端和所述第一预紧螺栓之间设有第一垫片；所述第一弹性铰链分别与所述第一滑块和所述第一压电陶瓷驱动器支座固接；所述第二滑块的驱动机构包括第二压电陶瓷驱动器、第二垫片、第二预紧螺栓、第二压电陶瓷驱动器支座和第二弹性铰链，所述第二压电陶瓷驱动器支座固定在所述第一滑块上，所述第二预紧螺栓螺纹连接在所述第二压电陶瓷驱动器支座上，所述第二压电陶瓷驱动器被所述第二预紧螺栓压紧在所述第二压电陶瓷驱动器支座和所述第二滑块之间，在所述第二压电陶瓷驱动器的尾端和所述第二预紧螺栓之间设有所述第二垫片；所述第二弹性铰链分别与所述第二滑块和第二压电陶瓷驱动器支座固接；所述Z方向微驱动机构包括支架、第三预紧螺栓、第三压电陶瓷驱动器和第三垫片，所述支架设有与所述第二滑块固接的底板和上平台，所述底板和所述上平台之间设置为弹性铰链；所述第三预紧螺栓螺纹连接在所述底板上，所述第三压电陶瓷驱动器铅垂设置且被所述第三预紧螺栓压紧在所述上平台和所述底板之间，在所述第三压电陶瓷驱动器的尾端和所述第三预紧螺栓之间设有所述第三垫片。

在所述第一压电陶瓷驱动器的前端和所述第一滑块之间夹压有第一钢球；在所述第二压电陶瓷驱动器的前端和所述第二滑块之间夹压有第二钢球；在所述第三压电陶瓷驱动器的前端和所述上平台之间夹压有第三钢球。

所述底座的上面沿X方向设有燕尾槽，所述第一滑块的下面沿X方向设有与所述底座上面的燕尾槽适配的燕尾形导轨，所述底座与所述第一滑块通过所述底座上面的燕尾槽和所述第一滑块下面的燕尾形导轨滑动连接；所述第一滑块的上面沿Y方向设有燕尾槽，所述第二滑块的下面沿Y方向设有与所述第一滑块上面的燕尾槽适配的燕尾形导轨，所述第一滑块与所述第二滑块通过所述第一滑块上面的燕尾槽和所述第二滑块下面的燕尾形导轨滑动连接。

所述底板、所述上平台和所述弹性铰链为一体结构。

本发明所采取的另一技术方案是：一种数控机床，包括用于安装工件的夹具，该机床还包括上述的误差补偿装置，所述夹具固定在所述误差补偿装置的上平台上。

本发明具有的优点和积极效果是：误差补偿装置独立于机床数控系统，不受到数控系统和伺服进给系统本身产生的误差影响，能够实现数控机床误差的实时补偿，提高机床加工精度；并且本发明结构紧凑、简单，使用简便。

附图说明

图1是本发明误差补偿装置的结构示意图；

图2是本发明误差补偿装置底座、第一滑块、第二滑块连接的结构示意图；

图3是本发明误差补偿装置底座的结构示意图；