[发明专利]智能温升热补偿矿物铸件床身

说明书

本发明涉及一种智能温升热补偿矿物铸件床身，设置有矿物铸件床身、侧向金属管路、中路金属管路和温度传感器；矿物铸件床身为钢结构U型框架，U型框架内部填充有矿物质材料，侧向金属管路预埋于U型框架两侧，中路金属管路位于刀库安装面及转台安装面下方且向四周分布，两路侧向金属管路的管接口和中路金属管路的管接口分别与外置水冷机的进水口、出水口连接而构成三路冷却回路；温度传感器布设在U型框架的两侧U型部、刀库安装面及转台安装面旁边，温度传感器连接机床控制系统。具有热收缩性小、智能监测控制及机床精度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种智能温升热补偿矿物铸件床身，床身采用钢结构框架且内部填充矿物质材料，床身内部铺设冷却管路并在多处安装温度传感器，对机床温度实时监测反馈给控制系统，进行智能控制。

背景技术

随着数控机床整机及零部件设计、制造、装配和材料等相关技术的不断进步，几何误差、刀具磨损、伺服等误差在数控机床整体误差中所占的比例逐渐减小。但是，热误差是精密数控机床最大的误差源之一，要提高加工精度就必须对机床热误差进行有效的补偿。

虽然人们自20世纪40年代就已经开始对机床热特性进行研究，但是由于传统机床在精度和速度上没有现在制造要求那么高，热误差占比不高，且由于机床及其部件类型和负载的多样性、结构的复杂性以及机床温度场合热变形受多种因素的影响，故其研究普遍都是针对具体机床，没有形成系统的理论、方法和分析工具，这与当前机床高速高精度发展的要求不相适应。

目前最常用的是在数控系统中根据热变形进行热误差补偿。其基本定义是人为地制造一种新的误差去抵消或大大减弱当前成为问题的原始误差，通过统计、分析、归纳和掌握原始误差的特点和规律，建立误差数学模型，尽量使人为造成的误差和原始误差两者的数值相等、方向相反，从而减少加工误差，提高零件加工尺寸精度。

热误差补偿在一定范围内可提高加工精度，有助于降低设计制造成本。但是，它是一种被动的和事后补偿的方法，其补偿范围和有效性具有一定的限制。要提高机床的精度和热性能，必须在设计阶段，从提高机床的热特性、热刚度入手，实现机床的主动热控。

矿物铸件是用人造花岗石天然花岗石的碎料、下脚料为主要原料，加入环氧树脂为辅料，经过混合搅拌、振动密实而制成的新型矿物铸造产品。它是一种替代铸铁但优于铸铁的新型节能、环保的非金属合成材料。矿物铸件采用常温铸造，具有和钢铁相似的热膨胀系数，可以和铸入矿物铸件中的材料很好地整合在一起；其热收缩性很小，而且不存在局部收缩，比传统的铸铁精度要高很多；其吸震性要比传统的铸铁强10倍，特别是对大幅度的震动，具有极强的吸震能力；其对温度的变化不敏感，导热性比金属要低很多，有效地把机床因受热引起的几何尺寸误差控制在最小，从而保证了机床的精度。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有冷却回路的智能温升热补偿矿物铸件床身。

本发明的设计思路是床身采用钢结构框架且内部填充矿物质材料，并在丝杆副和线性导轨安装面、刀库安装面及转台安装面下方预埋与外置水冷机连接的冷却回路，通过温度传感器连接机床控制系统而控制矿物铸件床身的温度均匀分布。

本发明，设置有矿物铸件床身、侧向金属管路、中路金属管路和温度传感器；矿物铸件床身为钢结构U型框架，U型框架内部填充有矿物质材料，U型框架的上侧各安装有一套丝杆副和线性导轨，丝杆副的首尾分别由安装在U型框架上的电机座、丝杆尾座支撑；丝杆副通过联轴器连接伺服电机，线性导轨装配有导轨滑块，导轨滑块通过螺栓固定连接横梁，横梁横跨在矿物铸件床身的上方且沿线性导轨滑动；侧向金属管路预埋于U型框架两侧且从矿物铸件床身的后端面伸出管接口，中路金属管路位于刀库安装面及转台安装面下方且向四周分布，两路侧向金属管路的管接口和中路金属管路的管接口分别与外置水冷机的进水口、出水口连接而构成三路冷却回路；温度传感器布设在U型框架的两侧U型部、刀库安装面及转台安装面旁边，温度传感器连接机床控制系统。