[实用新型]一种数控机床电主轴的热补偿装置

说明书

本实用新型公开了一种数控机床电主轴的热补偿装置，包括温度测量装置和补偿系统，温度测量装置包括主轴温度测量计和环境温度测量计，补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，温度传感器与温度数据采集卡相连接，温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接。本实用新型结构简单，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，更具体地说，是涉及一种数控机床电主轴的热补偿装置。

背景技术

任何情况下，制作机床部件所使用的材料都会受到自身温度的变化发生热胀冷缩的情况。随着科技的不断发展，更高的加工效率和更高的精度在机床加工领域的需求愈加迫切。

目前，数控机床加工领域中减小主轴热误差的方法为，在数控机床进行工作前，先开机进行热机一段时间，工作间隙中尽量保持主轴的高速转动，使主轴始终保持在热稳定的状态下，从而削弱主轴温度变化对加工精度造成的影响。

然而，此种方法需要在数控机床每次进行工作前进行较长的热机时间，从而大大降低了工作效率，此外，工作间隙保持主轴的高速转动，会导致一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种有效减小主轴温度变化对加工精度的影响，提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率的数控机床电主轴的热补偿装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种数控机床电主轴的热补偿装置，包括温度测量装置和补偿系统，所述温度测量装置包括主轴温度测量计、环境温度测量计，所述主轴温度测量计设置在主轴电机的表面上，所述环境温度测量计设置在数控机床的一侧上，所述补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，所述温度传感器与温度数据采集卡相连接，所述温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，所述温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，所述单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接。

作为优选的，所述温度传感器包括第一铂热电阻和第二铂热电阻，所述第一铂热电阻与主轴温度测量计信号连接，所述第二铂热电阻与环境温度测量计信号连接。

作为优选的，所述温度数据采集卡设置为ADAM-6015数据采集卡。

作为优选的，所述单片机控制模块设置为STM32F103C8T6芯片，所述STM32F103C8T6芯片设置为32位微控制器，程序存储容量为64KB，工作电压为2-3.6V。

作为优选的，所述温度测量装置还包括用于采集温度测点的测量芯棒和用于采集主轴伸长的位移传感器，所述测量芯棒装设在主轴电机的底部，所述位移传感器装设在数控机床上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型结构简单，包括温度测量装置和补偿系统，其中，温度测量装置包括主轴温度测量计和环境温度测量计，主轴温度测量计设置在主轴电机的表面上，环境温度测量计设置在数控机床的一侧上，补偿系统包括温度传感器、温度数据采集卡和单片机控制模块，温度传感器与温度数据采集卡相连接，温度数据采集卡与单片机控制模块相连接，温度传感器与主轴温度测量计和环境温度测量计信号连接，单片机控制模块通过以太网与数控机床信号连接，通过对数控机床主轴已经测量到的温度数据和热误差数据进行分析研究，建立两者之间的数学模型，从而达到对热误差进行预测的目的，并利用FANUC FOCAS函数通过对外部坐标进行偏移，从而减小主轴温度变化对加工精度的影响，有效提高加工精度、减少热机时间，提高机床利用率。

附图说明