本實(shí)用新型涉及一種設(shè)備控制技術(shù)，特別涉及一種機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

眾所周知，機(jī)床熱誤差占總誤差的30%～40%，機(jī)床熱誤差的補(bǔ)償勢(shì)在必行。然而國(guó)內(nèi)的機(jī)床在熱誤差的處理上困難重重。目前國(guó)內(nèi)大多是在機(jī)床結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，也就是控制熱變形大的方向上的誤差或者采用恒溫車(chē)間避免溫度的波動(dòng)。但是這種方法的成本相當(dāng)高，造成了極大的資源浪費(fèi)。

當(dāng)然，也有一部分研究者使用一些補(bǔ)償裝置對(duì)機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)償，極大地節(jié)約了成本，但是補(bǔ)償效果不佳。除了在誤差補(bǔ)償算法上的欠缺外，他們往往使用的是，螺絲狀的溫度傳感器或者磁吸式的傳感器需要依附在機(jī)床表面，但是絲杠在機(jī)床動(dòng)作時(shí)是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，便無(wú)法實(shí)時(shí)的測(cè)量出機(jī)床絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)溫度，大大降低了補(bǔ)償效果，是機(jī)床精度難以大幅度的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是針對(duì)機(jī)床熱誤差的補(bǔ)償應(yīng)用困難的問(wèn)題，提出了一種機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)床實(shí)時(shí)熱誤差補(bǔ)償。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置，在絲杠螺母座上，兩邊對(duì)稱(chēng)各安裝2個(gè)紅外線溫度傳感器，在外側(cè)的紅外線溫度傳感器，在絲杠螺母運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)量其所在位置的絲杠處的實(shí)時(shí)溫度；在內(nèi)測(cè)靠近絲杠螺母的位置安裝的紅外線溫度傳感器，用于測(cè)量絲杠螺母的實(shí)時(shí)溫度；在機(jī)床底座上，正對(duì)絲杠螺母有效移動(dòng)距離的一段絲桿下方，同一直線上等距離安裝數(shù)個(gè)紅外線溫度傳感器，用于測(cè)量絲杠在各個(gè)位置上的溫度分布；每個(gè)紅外線溫度傳感器采集的信號(hào)送信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊輸出信號(hào)通過(guò)多通道溫度采集電路送入進(jìn)給軸熱誤差實(shí)時(shí)計(jì)算模塊，同時(shí)進(jìn)給軸位置讀取模塊讀取機(jī)床進(jìn)給軸的位置信號(hào)送入進(jìn)給軸熱誤差實(shí)時(shí)計(jì)算模塊，進(jìn)給軸熱誤差實(shí)時(shí)計(jì)算模塊輸出補(bǔ)償值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊，傳輸給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。

所述信號(hào)處理模塊依次包括硬件濾波電路、信號(hào)判定電路與信號(hào)校驗(yàn)電路，信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換電路和抗干擾差分電路。

所述機(jī)床底座上安裝的紅外線溫度傳感器的個(gè)數(shù)和各個(gè)紅外線溫度傳感器的間隔距離，根據(jù)絲桿的長(zhǎng)度和絲杠螺母座移動(dòng)速度設(shè)定。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置，大大提高了機(jī)床的精度，工業(yè)的性能以及生產(chǎn)的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置中紅外線溫度傳感器排布示意圖；

圖2為本實(shí)用新型機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置中紅外線溫度傳感器排布示意圖，在機(jī)床6的絲杠螺母1的安裝底座上，兩邊對(duì)稱(chēng)各安裝2個(gè)紅外線溫度傳感器，在外側(cè)的紅外線溫度傳感器2，在絲杠螺母1運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)量所在位置的絲杠處的實(shí)時(shí)溫度，在內(nèi)測(cè)靠近絲杠螺母1的位置安裝的紅外線溫度傳感器3，用于測(cè)量絲杠螺母1的實(shí)時(shí)溫度。在機(jī)床底座7上，正對(duì)絲杠螺母1有效移動(dòng)距離的一段絲桿5下方，同一直線上等距離安裝9個(gè)紅外線溫度傳感器4，用于測(cè)量絲杠5在各個(gè)位置上的溫度分布情況，機(jī)床底座7上安裝的紅外線溫度傳感器的個(gè)數(shù)和各個(gè)紅外線溫度傳感器的間隔距離，根據(jù)絲桿5的長(zhǎng)度和絲杠螺母1移動(dòng)速度設(shè)定。

如圖2為本實(shí)用新型機(jī)床進(jìn)給軸絲杠熱誤差的補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)框圖，每個(gè)紅外線溫度傳感器采集的信號(hào)依次經(jīng)過(guò)硬件濾波電路（過(guò)濾掉高頻的模擬信號(hào)噪聲）、信號(hào)判定電路（信號(hào)閾值判定）與信號(hào)校驗(yàn)電路（信號(hào)格式校驗(yàn)和奇偶校驗(yàn)），信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換電路（直流3.5伏低電壓信號(hào)到直流24伏高電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換）和抗干擾差分電路后，將處理后溫度信號(hào)通過(guò)多通道溫度采集電路送入進(jìn)給軸熱誤差實(shí)時(shí)計(jì)算模塊，同時(shí)進(jìn)給軸位置讀取模塊讀取機(jī)床進(jìn)給軸的位置信號(hào)送入進(jìn)給軸熱誤差實(shí)時(shí)計(jì)算模塊。

溫度采集系統(tǒng)采集到的溫度數(shù)據(jù)和進(jìn)給軸讀取模塊讀取的進(jìn)給軸實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)一同導(dǎo)入熱誤差計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算輸出補(bǔ)償值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)通信模塊，傳輸給CNC（數(shù)控系統(tǒng)），CNC根據(jù)補(bǔ)償值動(dòng)作。

紅外線溫度傳感器相對(duì)于一般的磁吸式傳感器、鉆孔式的傳感器等，它避免了與機(jī)床的接觸，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床絲杠5溫度的測(cè)量，傳感器的布置方便，監(jiān)測(cè)點(diǎn)可多樣化，使溫度數(shù)據(jù)的采集更加全面。機(jī)床底座7上的溫度數(shù)據(jù)，與絲杠螺母1底座上外側(cè)紅外線傳感器2的采集數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化，使采集到的溫度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

在紅外線溫度采集系統(tǒng)中，多次濾波校正的結(jié)構(gòu)提升了溫度采集的準(zhǔn)確度與精度。抗干擾電路的設(shè)置也提高了其溫度采集穩(wěn)定性。

讀取機(jī)床進(jìn)給軸的位置數(shù)據(jù)結(jié)合機(jī)床實(shí)時(shí)的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)熱誤差計(jì)算模塊的計(jì)算，可以精確的給到CNC一個(gè)補(bǔ)償值，使CNC進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。