[实用新型]一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床

说明书

本实用新型公开了一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床，丝杆两侧均设有固定在床身上的直线导轨，丝杆螺母固定连接立柱滑板，立柱滑板上设置两个凹槽分别与和丝杆两侧直线导轨上的滑块连接；机床上还设有光栅尺测量装置，光栅尺的定尺通过第一固定块与床身固定连接，光栅尺的动尺通过第二固定块与立柱滑板固定连接，光栅尺的定尺和动尺均位于立柱滑板的下方且动尺位于定尺的下方。本方案设计的光栅尺定尺和动尺的位置位于滑块下方且动尺位于定尺下方，使加工过程中产生的灰尘碎屑等不易进入光栅尺中，对光栅尺的保护效果好，立柱滑板带动光栅尺动尺运动也更平稳，不易产生影响丝杆和光栅尺的振动和摩擦，不影响测量精度且可延长使用寿命。

技术领域

本实用新型属于机械加工设备技术领域，具体涉及一种具有长行程丝杆与位置测量装置的机床。

背景技术

在使用机床进行高精度的零件加工过程中需要精确测量工件的尺寸并控制给进量，但是常规的检测仪器很难精确测量出丝杆的导程精度，激光干涉仪虽然可以用于高精度的测量，但是其价格昂贵。光栅尺可以用于检测装置上，但是由于其直接安装在机床上测量的丝杆的给进量或用于定位时，可能会因为安装位置不佳或者因为机床上的加工碎屑容易进入光栅尺中导致测量结果不够精确或者光栅尺容易损坏。

精密机械的使用中，机械在运行中的所产生的热胀冷缩对机械精度带来很多不良的影响。在解决机器运行的热量问题上有很多种办法，如材料的选取、液态冷却、空气冷却等。对于机床设备中的丝杆材料即使采用高稳定性的合金。但是效果还是不理想，因为丝杆是条状，而且在工作的过程中丝杆螺母围绕着丝杆上下的运动，所产生的热量能使丝杆温度达到50℃，丝杆整体伸长0.12mm，这样的伸长量大大的超出国标的规定，严重的影响了机床的精度。如果使用液态冷却，不仅成本很高而且还有一个致命的缺点，就是各种冷却液都有一定的腐蚀性，长期使用对精密零件的损耗从而影响精度。空气冷却成本虽然低，操作也很容易，但是空气冷却会导致大量的粉尘进入紧密零件内部，破坏精密零件的精度。

机床上丝杆两端固定的安装方式虽然工艺复杂，但在适用于高速回转、高精度的情况。由于丝杆两端都是固定支承，当工作时，丝杆受热伸长，丝杆无法向两端伸长，则会出现丝杆拱起现象，从而使丝杆的导程出现误差，影响机床的定位精度。目前，精密机床大多会采用对丝杆进行预拉伸的方法，这种方法势必会提高轴承的载荷，需要更高规格轴承，从而提高了成本。而且，如果预拉伸过高，刚度和精度也随之提高，但是轴承的寿命将大大的降低；如果预拉伸低，刚度和精度的保持性就差。同时，预拉伸对装配工艺带来了很多麻烦。在机床的理论设计中对丝杆的预拉伸力、轴承的预紧力容易计算和采用，但在生产实践中，有多方面的因素影响到丝杆副、轴承的装配精度和要求。如丝杆副本身的制造精度、丝杆螺母的预紧程度、轴承座基体材质刚度、综合装配精度等等。丝杆预拉伸力的控制往往是建立在理论基础上，通过计算给出的相对模糊的理论值。

由于丝杆、轴承等属于外购件，其固有刚度是无法改变的，所以要解决丝杆的预拉伸力、轴承的预紧力问题只有靠外力来提高丝杆刚性及轴承的游隙消除。由于丝杆组所施加的预紧力是按理论值施行，而加工制造和装配上存在微量差异，很难控制造成。丝杆副、轴承组的预拉伸力的大小，对机床寿命、制造质量影响很大，除轴承、丝杆加快失效外，还影响机床的正常工作。如轴承其轴向力过大会加速轴承磨损，降低机床寿命。机床开机后需热机，增加能耗，降低机床工作效率等不利因素。另外，振动还会使丝杆、轴承等局部发热，加快运动部件磨损，破坏机床原始几何精度，当其固有频率使其他部件产生共振时，就会产生噪音。这不但污染环境，而且严重时有损人体健康。大大降低机床设计寿命和制造质量，导致机床达不到设计要求。