基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置制造方法
【專利摘要】基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置，滑枕殼體和絲杠組結(jié)合點在滑枕固定的后端，其特征在于結(jié)構(gòu)是：將滑枕后端和鋁管后端聯(lián)結(jié)，鋁管和鋼棒的前端在鋁管和鋼棒固定件處聯(lián)結(jié)，鋼棒后端與測量裝置連接；設(shè)計是利用鋁熱膨脹系數(shù)是鋼的2倍特性，當溫度變化，滑枕殼體向正方向延展一個熱伸長單位，同時鋁管向正方向延展2倍，鋼棒也被動地向正方向移動了2倍，但鋼棒自身卻是向負方向延展一個熱伸長單位，與滑枕熱伸長相加之和與鋁管的熱伸長量相等，復合成了滑枕熱位移量的參照物，即這時鋼棒后端的測量裝置采集到的數(shù)值正是滑枕熱位移量，因此替代價格昂貴的標桿殷鋼，使設(shè)備制造成本顯著降低。
【專利說明】基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械設(shè)備制造，一種用于大型龍門鏜銑床及大型立式車銑加工中心的滑枕，利用鋼、鋁熱膨脹系數(shù)差制成滑枕的參照物結(jié)構(gòu)，測量滑枕熱變形量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大型龍門鏜銑床及大型立式車銑加工中心上加工零件復雜，加工周期長，由于金屬的熱脹冷縮性能，機床加工時滑枕內(nèi)部銑削主軸的高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量及所加工的零件與刀具在切削過程中產(chǎn)生熱量導致滑枕伸長，不同工況時滑枕實際熱伸長長度與機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定數(shù)值存在差異，造成加工精度降低；滑枕的行程越長，這種現(xiàn)象就越明顯。現(xiàn)階段采用的方法一般為，采用殷瓦合金也就是常說的殷鋼，利用殷鋼的熱膨脹系統(tǒng)接近零，以殷鋼為絕對值參照物零點，殷鋼的前端與滑枕前端固定，殷鋼后端與測量裝置聯(lián)接，來測量滑枕在動態(tài)的情況下滑枕的熱伸長變量，當滑枕長時間工作，溫度發(fā)生變化，滑枕長度也有所不同，通過滑枕后端測量裝置所采得的數(shù)據(jù)，補償?shù)綑C床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)，修正滑枕刀尖點的位置，實現(xiàn)實時補償，消除熱變形帶來的副作用。缺點是作為標桿的殷鋼成本高，在不同條件下其熱膨脹系數(shù)也并非為絕對值零，且采用殷鋼造成設(shè)備的成本提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置，利用鋼、鋁熱膨脹系數(shù)差的結(jié)構(gòu)形成滑枕參照物，替代殷鋼，測量滑枕熱伸長值。
[0004]基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置，設(shè)定滑枕前端為正方向、滑枕后端為負方向，滑枕殼體軸向鉆孔，其特征在于結(jié)構(gòu)是:取鋁管、鋼棒與滑枕同等長度，滑枕殼體軸向孔中安裝鋁管、鋼棒，滑枕殼體和絲杠組結(jié)合點在滑枕固定的后端，再將滑枕后端和鋁管后端聯(lián)結(jié)，鋁管前端和鋼棒前端在鋁管和鋼棒固定件處聯(lián)結(jié)，鋼棒后端與測量裝置連接；設(shè)計是利用鋁熱膨脹系數(shù)是鋼的2倍特性，當滑枕殼體溫度每變化一個單位，滑枕殼體向正方向延展一個熱伸長單位，同時鋁管向正方向延展兩個熱伸長單位，并且與鋁管前端聯(lián)結(jié)的鋼棒也被動地向正方向移動了兩個熱伸長單位，但鋼棒自身卻是向負方向延展一個熱伸長單位，與滑枕熱伸長一個單位相加之和與鋁管的熱伸長量相等，正好復合成了滑枕熱位移量的參照物，即這時鋼棒后端的測量裝置采集到的數(shù)值正是滑枕熱位移量，因為滑枕與參照物的熱伸長量相等，測量裝置獲取鋼棒的位移量，即滑枕殼體受熱時長度的實際變化量。
[0005]顯著特點
[0006]本發(fā)明的基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置，用于大型龍門鏜銑床及大型立式車銑加工中心，既能消除滑枕熱變形影響，又能降低制造設(shè)備成本。本發(fā)明是利用導熱性能好于鋼的鋁來做導熱介質(zhì)，使滑枕受熱部位的熱傳遞梯度最小，并且鋁的熱伸長單位量恰巧是鋼的2倍，好計算。但是本設(shè)計把這種倍數(shù)折算沒有留給控制系統(tǒng)去計算，而是用結(jié)構(gòu)方式體現(xiàn):鋼棒與滑枕的材質(zhì)均是鋼材，熱伸長單位值相同，為等同物，設(shè)置在鋁管內(nèi)、外，鋼棒被鋁管熱伸長時帶動多了一倍的熱伸長單位，空間上相當于與滑枕是前、后串聯(lián)，二者視為等量熱伸長單位之和，也正好與鋁的熱伸長單位量相等，鋼棒、滑枕與鋁管這三者的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成了滑枕的動態(tài)參照物。因此，這種結(jié)構(gòu)使測量裝置讀取到了以物理狀態(tài)體現(xiàn)的滑枕熱伸長動態(tài)值，只需將即時滑枕熱伸長的實際狀態(tài)值傳給機床控制系統(tǒng)，與滑枕初始數(shù)值對比，省去測量時殷鋼、滑枕鋼兩種材質(zhì)熱伸長量之差的折算、或鋁管與鋼質(zhì)滑枕或鋼棒熱伸長的比較，避免誤差，測量所取滑枕熱伸長的數(shù)據(jù)更切實精準，使機床控制系統(tǒng)提高修正滑枕刀尖準確度。這正是本發(fā)明理念上的不同，不是以殷鋼理論為零度的絕對值考慮，而是以所述結(jié)構(gòu)使得測量裝置直接讀取作業(yè)狀態(tài)下的動態(tài)參照物-鋼棒端延展量，即是滑枕熱伸長的實際量，因而實現(xiàn)滑枕參照物不再采用價格昂貴的標桿殷鋼，使設(shè)備制造成本顯著降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1利用鋼、鋁熱膨脹系數(shù)差異測量滑枕熱變形的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明滑枕熱變形測量裝置的原理圖。
【具體實施方式】
[0009]為了監(jiān)控滑枕的熱伸長變化量，必須賦予滑枕一個相對參照物來實現(xiàn)滑枕熱伸長變量的測量。為了降低成本，本發(fā)明替代零度殷鋼的技術(shù)措施是:基于材質(zhì)熱伸長差異特性進行測量，鋼的熱膨脹系數(shù)(l/°c):每升溫I度.單位米0.0000118，鋁的熱膨脹系數(shù)(1/°C):每升溫I度.單位米0.0000236，利用鋁熱膨脹系數(shù)是鋼的2倍的特性，設(shè)計的結(jié)構(gòu)原理見圖2所示，金屬材料的特性是當材料一端固定，其溫度發(fā)生變化時會向自由端延展。當鋼質(zhì)的滑枕殼體溫度每變化一個單位，此時同為正方向鋁管比滑枕多出一個單位0.0000118，利用鋁質(zhì)特性，將鋁管前端和鋼棒前端聯(lián)結(jié)，使鋼棒被鋁管向正方向帶走了
0.0000236，而鋼棒自由端卻向負方向的滑枕后端延展0.0000118，空間上與滑枕熱伸長一個單位相加之和恰與鋁管的熱伸長量相等，滑枕、鋁管、鋼棒三者正好復合成了滑枕熱位移量的參照物，這時與測量裝置連接的鋼棒所發(fā)生正、負方向的位移量正是滑枕的熱伸長狀態(tài)，即這時鋼棒后端的測量裝置采集到的數(shù)值正是滑枕熱位移量，傳遞給機床控制系統(tǒng)后就是提供需要修正滑枕刀尖的數(shù)值。
[0010]本發(fā)明基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置的結(jié)構(gòu)，參見圖1，將滑枕、鋁管、鋼棒三者選擇同等長度L，滑枕套件軸向鉆孔，孔中安裝鋁管、鋼棒，設(shè)定滑枕前端為正方向、滑枕后端為負方向，其特征在于滑枕殼體I和絲杠組7結(jié)合點在滑枕固定的后端，使滑枕殼體I受熱只能向滑枕前端延伸；再將滑枕殼體I后端通過鋁管固定件6和鋁管3后端聯(lián)結(jié)，使鋁管3受熱只能向滑枕前端延伸；鋁管3前端和鋼棒4前端在鋁管和鋼棒固定件2處聯(lián)結(jié)，使與鋁管3聯(lián)結(jié)的鋼棒4受熱后產(chǎn)生反向延伸。鋼棒4和滑枕殼體I的材質(zhì)相同，在所述結(jié)構(gòu)中相同受熱產(chǎn)生的熱變量是兩個方向，并且空間位置相當于串聯(lián)，熱伸長量是1+1。位于滑枕后端的測量裝置5與鋼棒4后端連接。
【權(quán)利要求】
1.一種基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置，設(shè)定滑枕前端為正方向、滑枕后端為負方向，滑枕殼體軸向鉆孔，其特征在于結(jié)構(gòu)是:取鋁管(3)、鋼棒(4)與滑枕殼體(O同等長度，滑枕殼體(I)軸向孔中安裝鋁管(3)、鋼棒(4)，滑枕殼體(I)和絲杠組結(jié)合點(7)在滑枕固定的后端，再將滑枕殼體(I)后端和鋁管(3)后端聯(lián)結(jié)，鋁管(3)前端和鋼棒(4)前端在鋁管和鋼棒固定件(2)處聯(lián)結(jié)，鋼棒(4)后端與測量裝置(5)連接。
2.權(quán)利要求1所述的基于材質(zhì)熱伸長差異特性測量滑枕熱伸長的裝置的設(shè)計，其特征在于利用鋁熱膨脹系數(shù)是鋼的2倍特性，當滑枕殼體(I)溫度每變化一個單位，滑枕殼體(O向正方向延展一個熱伸長單位，同時鋁管(3)向正方向延展兩個熱伸長單位，并且與鋁管(3 )前端聯(lián)結(jié)的鋼棒(4 )也被動地向正方向移動了兩個熱伸長單位，但鋼棒(4 )軸向自身卻是向負方向延展一個熱伸長單位，空間上與滑枕殼體(I)熱伸長一個單位相加之和與鋁管(3)的熱伸長量相等，正好復合成了滑枕熱位移量的參照物，即這時鋼棒(4)后端的測量裝置(5)采集到的數(shù)值正是滑枕殼體(I)熱位移量，因為滑枕殼體(I)與參照物的熱伸長量相等，測量裝置(5)獲取鋼棒的位移量，即滑枕殼體(I)受熱時長度的實際變化量。
【文檔編號】B23Q17/00GK103624631SQ201310703648
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】賀鑫元, 呂建華, 邵昭, 張錚, 王軍, 洪壽福, 張洋, 李志濤, 吳昊, 陳麗杰, 樸明輝 申請人:中捷機床有限公司