[发明专利]补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于补偿第一机床构件和可能的支承装置的非塑性变形的装置，上述第一机床构件至少包括机加工装置并在至少包括一个进给拖板和一个线性电机的线性操作中固定在第二机床构件上。本发明也涉及补偿方法和校准上述装置的方法。

背景技术

在许多机床中，线性进给拖板是一个重要构件。进给拖板的目的是提供线性移动。这种进给拖板可以是只包括一个进给拖板和一个简单的进给运动的机床部件或者是带有若干轴线的若干进给拖板和计算机化数控进给运动的机床。传统上进给拖板的进给运动是由闭环结构中包括的滚珠丝杠、旋转伺服电机和位置测量系统实现的。

由于各种原因，在拖板进给方向上需要可能实现的最大刚度。由于拖板的运动质量和进给的刚度，在惯性力的阻力与拖板的静刚度大小相同的频率范围中可能出现机械共振。在上述频率范围内，可引起相当大的刚度损失。这种损失可导致机床性能下降。

位置闭环结构中的线性电机可以有效地替代上述传统的解决方案。这种替代的效果是，这种拖板将不存在被动的刚度，而是必须由闭环结构中的线性电机主动地增加机加工区域中的刚度。下文中机加工区域定义为机加工装置工作的区域。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于补偿机床中非塑性变形的装置，上述机床包括车床、铣床、包括无心磨床的磨床、轴向钻削和镗削机床或其它任何涉及线性进给的机床。

上述目的包括，为了补偿除线性拖板本身的其它机床构件的挠曲，借助线性电机绕组中的电流量连续地改变向位置闭环的位置基准输入，从而将位置闭环结构中与线性电机配合工作的线性拖板的进给刚度传至机床的机加工(例如切削)区域，上述机床构件的挠曲是由线性拖板的线性进给运动和机加工过程引起的。

本装置的特征在于：进给拖板和线性电机带有位置反馈地设置在位置闭环结构中，机床构件的变形基本由线性电机实施的第二机床构件的线性移动来补偿，线性移动的程度是以线性电机绕组中电流变化为基础的，电流变化是承受变形时机加工装置和线性电机的相互作用引起的。

附图说明

图1表示按照本发明的装置。虚线表示装置处于工作变形状态，即，装置承受来自机加工装置的由线性进给引起且导致变形的力。

图2表示按照本发明的位置闭环结构的框图的实例，它用于控制装置的线位移。虚线表示装置处于工作变形状态，即，装置承受来自机加工装置的、由线性进给引起且导致变形的力。

图3表示在无心磨床中实施的装置的情形中的校准状态。虚线表示装置处于变形状态，即，装置承受来自机加工装置的、由线性进给引起且导致变形的力。

具体实施方式

现在参阅图1，装置的推荐实施例首先包括负责实际机加工的机加工装置1。机加工装置1固定在第一机床构件2上，应注意的是，第一机床构件2可直接连接于第二机床构件3，第二机床构件包括至少一个进给拖板4和一个线性电机5，其用于在位置闭环结构中的位置反馈，这可以通过一个电路或一个通用计算机中执行的计算机程序来实现。适用的位置闭环结构6的一个实例表示在图2中。第二机床构件3可以固定在地基或第三机床构件上。

装置也补偿必要的支承装置7中的非塑性变形。该支承装置的目的主要是利于机加工，例如，在加工中将工件固定在位。应注意的是，在某些应用场合中，支承装置7也许是不必要的，而在另一些场合中，例如在无心磨削工艺中，为了实现本发明的目的，它却是至关重要的。

在工作中，机床构件2，3及可能还有支承装置7由于机加工装置1产生的力可能发生弹性变形。包括机加工装置1的第一机床构件2借助线性电机5沿图1中箭头A的方向移动，这形成在图1中由虚线箭头B指示的变形力。本发明只研究弹性变形的补偿。变形是由所述第二机床构件3的线性运动补偿的。补偿是借助至少一个线性电机5实现的，线性电机可以是标准型号的。线性运动的程度按照磁学基本原理与线性电机5绕组中的电流有关，这是由于变形与作用在机加工装置1上的力成正比，因而与线性电机5绕组中的电流成正比的缘故。

应注意的是，补偿主要是在连续的基础上进行的。但是，也应注意的是，补偿也可以在非连续的基础上进行。另外，进给拖板4和线性电机5是直接相连的。

由位置闭环结构6产生的补偿的程度可以由补偿系数来调节，补偿系数可任意设定，但最好设定在0和1之间。如果系数设定为零，则根本没有补偿。如果系数设定为1，则对变形作完全补偿。补偿系数不必是恒定的。例如，它可以是一个函数，该函数取决于频率、绕组中电流、电流的导数或与机加工区域的活动或参数有关的特性。