[发明专利]基于材质热伸长差异特性测量滑枕热伸长的装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备制造，一种用于大型龙门镗铣床及大型立式车铣加工中心的滑枕，利用钢、铝热膨胀系数差制成滑枕的参照物结构，测量滑枕热变形量的装置。

背景技术

大型龙门镗铣床及大型立式车铣加工中心上加工零件复杂，加工周期长，由于金属的热胀冷缩性能，机床加工时滑枕内部铣削主轴的高速运转产生热量及所加工的零件与刀具在切削过程中产生热量导致滑枕伸长，不同工况时滑枕实际热伸长长度与机床数控系统设定数值存在差异，造成加工精度降低；滑枕的行程越长，这种现象就越明显。现阶段采用的方法一般为，采用殷瓦合金也就是常说的殷钢，利用殷钢的热膨胀系统接近零，以殷钢为绝对值参照物零点，殷钢的前端与滑枕前端固定，殷钢后端与测量装置联接，来测量滑枕在动态的情况下滑枕的热伸长变量，当滑枕长时间工作，温度发生变化，滑枕长度也有所不同，通过滑枕后端测量装置所采得的数据，补偿到机床数控系统内，修正滑枕刀尖点的位置，实现实时补偿，消除热变形带来的副作用。缺点是作为标杆的殷钢成本高，在不同条件下其热膨胀系数也并非为绝对值零，且采用殷钢造成设备的成本提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于材质热伸长差异特性测量滑枕热伸长的装置，利用钢、铝热膨胀系数差的结构形成滑枕参照物，替代殷钢，测量滑枕热伸长值。

基于材质热伸长差异特性测量滑枕热伸长的装置，设定滑枕前端为正方向、滑枕后端为负方向，滑枕壳体轴向钻孔，其特征在于结构是：取铝管、钢棒与滑枕同等长度，滑枕壳体轴向孔中安装铝管、钢棒，滑枕壳体和丝杠组结合点在滑枕固定的后端，再将滑枕后端和铝管后端联结，铝管前端和钢棒前端在铝管和钢棒固定件处联结，钢棒后端与测量装置连接；设计是利用铝热膨胀系数是钢的2倍特性，当滑枕壳体温度每变化一个单位，滑枕壳体向正方向延展一个热伸长单位，同时铝管向正方向延展两个热伸长单位，并且与铝管前端联结的钢棒也被动地向正方向移动了两个热伸长单位，但钢棒自身却是向负方向延展一个热伸长单位，与滑枕热伸长一个单位相加之和与铝管的热伸长量相等，正好复合成了滑枕热位移量的参照物，即这时钢棒后端的测量装置采集到的数值正是滑枕热位移量，因为滑枕与参照物的热伸长量相等，测量装置获取钢棒的位移量，即滑枕壳体受热时长度的实际变化量。

显著特点

本发明的基于材质热伸长差异特性测量滑枕热伸长的装置，用于大型龙门镗铣床及大型立式车铣加工中心，既能消除滑枕热变形影响，又能降低制造设备成本。本发明是利用导热性能好于钢的铝来做导热介质，使滑枕受热部位的热传递梯度最小，并且铝的热伸长单位量恰巧是钢的2倍，好计算。但是本设计把这种倍数折算没有留给控制系统去计算，而是用结构方式体现：钢棒与滑枕的材质均是钢材，热伸长单位值相同，为等同物，设置在铝管内、外，钢棒被铝管热伸长时带动多了一倍的热伸长单位，空间上相当于与滑枕是前、后串联，二者视为等量热伸长单位之和，也正好与铝的热伸长单位量相等，钢棒、滑枕与铝管这三者的结构体构成了滑枕的动态参照物。因此，这种结构使测量装置读取到了以物理状态体现的滑枕热伸长动态值，只需将即时滑枕热伸长的实际状态值传给机床控制系统，与滑枕初始数值对比，省去测量时殷钢、滑枕钢两种材质热伸长量之差的折算、或铝管与钢质滑枕或钢棒热伸长的比较，避免误差，测量所取滑枕热伸长的数据更切实精准，使机床控制系统提高修正滑枕刀尖准确度。这正是本发明理念上的不同，不是以殷钢理论为零度的绝对值考虑，而是以所述结构使得测量装置直接读取作业状态下的动态参照物-钢棒端延展量，即是滑枕热伸长的实际量，因而实现滑枕参照物不再采用价格昂贵的标杆殷钢，使设备制造成本显著降低。

附图说明

图1利用钢、铝热膨胀系数差异测量滑枕热变形的装置结构示意图；

图2为本发明滑枕热变形测量装置的原理图。

具体实施方式